Как соединить спирали в муфельной печи, чтобы мощность стала меньше?

Содержание

Муфельная печь своими руками – инструкция по изготовлению

Как соединить спирали в муфельной печи, чтобы мощность стала меньше?

В муфельных печах можно достичь очень высоких температур. Такие агрегаты используют в мастерских ювелиры, мастера, создающие изразцы и другую керамику, в них плавят металлы, работают со стеклом и эмалями.

Печи заводского изготовления компактны, имеют цифровые контроллеры температуры, но стоят достаточно дорого. Даже самая маленькая печка с камерой 10 х 17 см обойдётся в 23 – 39 тыс. руб. Более крупные печи для работ с керамикой (35 х 47 см) уже стоят 60 – 75 тыс. руб.

Но вполне доступна для изготовления муфельная печь своими руками. Конечно по качеству она будет уступать, но можно сделать её такого размера, как нужно для работы, и обойдётся её создание значительно дешевле. Итак, рассмотрим, как сделать муфельную печь своими руками для обжига керамики и других нужд.

Камеры могут работать на:

  1. Электричестве.
  2. Газе.
  3. Угле.

Но газовый агрегат в домашних условиях собрать не получится, поскольку это опасно и запрещено законом. Вариант на угле может работать только с наддувом.

Но если есть подобный горн, то проще поместить в него муфель, а не сооружать специальную печь.

Электрический вариант позволит контролировать температуру нагрева и применять компактный агрегат даже в квартире (мощность таких устройств около 2,5 – 4 кВт, так что подойдёт обычная розетка с заземлением и надёжным проводом).

Существуют различные формы печей:

  1. Горизонтальные.
  2. Вертикальные (горшковая).
  3. Трубчатые.
  4. Колпаковые.

Первый вариант наиболее простой для самостоятельного воспроизведения.

Как работает муфельная печь? Основные части конструкции

Конструкция печи – это камера (муфель), где набирается температура от 20 до 1150 °С. Нагревательным элементом служит нихромовая проволока, закрученная в спираль.

Два слоя теплоизоляции позволяют долго сохранять жар (чем она надёжнее и меньше теплопотери, тем выше КПД изделия). Аккумулирует температуру слой кирпича.

Можно использовать огнеупорный шамотный кирпич, или асбест (однако его применение всё чаще отвергают из-за вредных веществ, которые он выделяет при нагревании). Второй слой из базальтового волокна, или перлита.

Все слои печи размещаются в металлическом корпусе.

Процесс разогрева заготовки происходит не за счёт прямого излучения от спирали, не под влиянием открытого огня, а путём прогрева массива муфеля. Создаётся эффект духовки и обеспечивается равномерный прогрев.

Самодельная муфельная печка в металлическом корпусе

В качестве корпуса для печи, часто используют корпуса от отслужившей техники – старой духовки, холодильника и т. д. Если ничего подходящего не нашлось, покупают листовой металл и варят корпус из него.

То, что деталь прогревается ровно, и без прямого воздействия инфракрасного излучения спирали, дает:

  • Плавку ценных металлов без примесей.
  • Получение ровного оттенка поверхности у художественной керамики.
  • Возможность сушки токопроводящих материалов и многое другое.

Материалы и инструменты для сборки конструкции

Прежде чем начать изготовление муфельной печи своими руками, необходимо обзавестись набором инструментов. Для работы пригодится:

  • сварка и электроды;
  • болгарка;
  • кусачки и ножницы;
  • респиратор, очки;
  • сталь или корпус от духовки;
  • уголок металлический;
  • оцинкованная сетка с ячейкой 2 х 2 см;
  • дверца – готовая, или самодельная;
  • кирпич шамотный;
  • смесь огнеупорная;
  • термостойкий силикон;
  • перлит или базальтовая плита (кровельный утеплитель 1 – 2 см толщиной);
  • проволока нихромовая 1 мм.

Толщина металла для корпуса должна быть 2 – 2,5 мм, так как конечная конструкция будет очень тяжёлой. По этой же причине, если используется тонкостенная бытовая техника, её нужно укрепить при помощи стального уголка.

Тем, кто собирается заниматься обжигом керамики, не понадобятся температуры выше 800 °С, поэтому они могут сделать муфель из любой фарфоровой или фаянсовой посуды или старого смывного бачка.

Кладка огнеупора

Для самодельного муфеля не рекомендуется использовать глину, пусть даже шамотную. Она недостаточно хорошо проводит тепло, а чтобы её как следует обжечь, нужна температура 1900 °С, чего в домашних условиях не достичь.

Кирпичная кладка будет гораздо надёжнее, но нужно учитывать, что расположенная внутри печи спираль будет медленно испаряться, и пары эти будут попадать в изделие.

Процесс изготовления огнеупорной камеры

Так что для работы с драгоценными металлами лучше не использовать самодельные агрегаты.

Итак, приобретается шамотный кирпич и смесь для раствора, которая не боится жара.

Подгонка и разметка

Это действие необходимо выполнить для того, чтобы можно было до начала кладки, прорезать в стене муфеля канавку для спирали нагревателя.

  1. На ровной поверхности раскладываются будущие боковые и задняя стенка огнеупора.
  2. Кирпичи подгоняются, подрезаются (важно не забыть про толщину швов, 3 – 5 мм, их может имитировать проволока).
  3. После подгонки кирпичи нумеруются, на их поверхность наносится разметка, где будет проходить спираль (на этом этапе нужно сделать спираль своими руками).
  4. В очках и респираторе производится резка канавок болгаркой.

Изготовление спирали для муфельной печи

Понадобится стержень-основа, на который будет наматываться проволока. Его диаметр должен быть примерно 5-6 мм, а поверхность гладкой. Когда спираль готова, её прикладывают к кирпичной заготовке и по получившимся размерам делают метки.

Позже, когда кладка будет готова, намотку нужно будет аккуратно уложить в канавки и закрепить при помощи «скоб» из этой же проволоки. Концы скоб заделываются в швы.

Спираль ТЭНа муфельной печи

Места выхода спирали располагаются в боковой или задней стенке. Удобнее закрепить их на керамической пластине. Выключатель устанавливается на корпусе, к нему подключаются провода спирали. С одной стороны у него будет два контакта («+» и «-»). Если сделать два отдельных контура, получится три ступени мощности прибора:

  1. Последовательное включение двух контуров.
  2. Только нижняя спираль.
  3. Параллельное включение двух контуров.

УЗО и заземление – обязательно. Чтобы не спалить спираль при первом же подключении, нужно дождаться полного высыхания кладочного раствора.

Камера

Разводится термостойкая смесь (инструкцию можно прочитать на упаковке). Наполняется ведро водой. Кирпич будет окунаться в него на 20 секунд, перед тем, как его уложат.

Вначале выкладывается дно муфеля, затем возводятся стенки. Потолок кладётся сводом, с замковым кирпичом.

Другой вариант, когда камера делается из кирпичей, поставленных вертикально и по кругу. Должно получиться что-то вроде трубы.

Также производится нанесение канавок, а на боковых сторонах, при помощи болгарки делается скос.

Когда используется готовый корпус от духовки, производится укрепление уголками, затем на внутренние стенки клеится базальтовый утеплитель (на термостойкий силикон или спец. клей). Затем снизу вверх кладутся уже подогнанные, пронумерованные кирпичи с канавкой. Укладывать их нужно очень плотно (толщина швов – не более 5 мм).

Термопара

Контролировать степень нагрева в закрытом муфеле обязательно нужно, но делать это гораздо сложнее, чем, например, в горне кузнецы.

В высоком температурном режиме, может работать только один вид датчиков – термопара (разнородные токопроводящие детали, которые соединены вместе).

Делаются две керамические трубки, из которых наружу выводятся две проволоки: одна из алюминия, другая из сплава хромель (или никель и железо).

Один конец проволочек свивается вместе. Сваривать не обязательно, так как концы всё равно скоро обгорят. Их нужно будет «откусить» и скрутить концы снова. Другие концы подключаются к обычному бытовому тестеру.

Дверца

На дверце тоже располагается слой огнестойкого кирпича. Чтобы его закрепить, приваривается стальной уголок, который будет поддерживать кладку.

Дверка снимается, кладётся на ровную поверхность. На ней крепится сетка.

В раствор добавляется цемент, и выкладывается кирпич.

Дверца должна надёжно запираться во время плавильных работ. Можно снабдить её винтовым или клиновым механизмом.

Петли от бытовой техники могут не выдержать нагрузку дверцы с кирпичным слоем. Их лучше заменить на более мощные.

Уплотнение

Недопустимо, чтобы дверца прилегала неплотно к телу печи. Ей требуется сделать дополнительное уплотнение.

Можно воспользоваться термостойкой резинкой (используют на духовках). А можно всё тот же силикон. Дверца в местах прилегания обезжиривается, а на саму печь наносится вещество, к которому не липнет силикон (любая жирная смазка).

Силикон наносится толстым слоем на края дверки, она закрывается. В результате, уплотнитель прилипнет к дверце, но край печи останется чистым.

Уплотнитель со временем будет прогорать, поэтому силикон должен быть всегда под рукой, чтобы заменять его.

Сушка печи

Здесь главное не торопиться. Период простоя может занять две недели, но не стоит прибегать к принудительной просушке, иначе могут образоваться трещины и всю конструкцию придётся переделать.

Печь помещается в сухое проветриваемое помещение с положительными температурами.

Проверить готовность печи, можно, включив спирали на самый слабый режим мощности. Просохший агрегат не будет выделять пар.

Заключение

Если всё же требуется муфельная печь, работающая с температурами выше 1000 °, можно попробовать поискать б. у. (служить они могут очень долго, ломаться здесь практически нечему, кроме термопары, которую регулярно заменяют). Но цены на подержанные муфели скидывают не много.

Представленный же проект самодельной муфельной печи больше подойдёт для работ с t до 900 °С, что устроит художников по керамике.

на тему

Источник: https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/pechi/mufelnaya-svoimi-rukami.html

Как соединить спирали в муфельной печи, чтобы мощность стала меньше? – Электро Помощь

Как соединить спирали в муфельной печи, чтобы мощность стала меньше?

09.06.2019

Муфельная печь для расплава или закалки металлических изделий – прибор, позволяющий домашнему мастеру выполнить определенную работу. Простой агрегат, способный работать на разных видах топлива, для самостоятельного изготовления достаточно обладать навыками выполнения слесарных и электросварочных работ.

Устройство и схема

Устройство муфельной печи для плавки металла состоит из:

  • в большинстве случаев стального корпуса. Для домашнего использования лучше выполнить его из жаростойкого металла или нержавейки. Но можно использовать конструкционную сталь. Толщина листа 1,5-2 мм;
  • слоя внутренней теплоизоляции. Для домашних печей используют шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал, выдерживающий температуры нагрева до 10000 — 12000;
  • стальной корпус можно обложить наружным слоем керамических плиток или огнеупорным кирпичом;
  • электрических или газовых нагревательных элементов. Газовые горелки лучше приобретать в специализированных магазинах. Электрическая печь может оснащаться самодельными спиралями из нихрома или фехраля. Толщина проволоки – 1 мм. Фехралевая проволока дешевле, но она уступает нихрому по уровню сопротивлению воздействия агрессивной среды и долговечности спирали;
  • системой автоматического или ручного управления работой техники. Установив тепловые датчики вы сможете легко управлять температурным режимом и временем поддержания заданной температуры.

Материалы и элементы для работы

Муфельная печь для плавки алюминия своими руками или закаливания стальных деталей – для производства подготавливаем полный набор материалов. Нам потребуется:

  • шамотный кирпич;
  • теплоизоляция;
  • листовой металл или любой подручный материал. Если есть старый сейф с внутренним слоем песка, значит вам повезло. Такая печь прослужит долгий срок и позволит сэкономить на наружном слое теплоизоляции;
  • огнеупорная глина, песок или готовая смесь для кладки кирпича. Для заделывания щелей и пустот можно приобрести огнестойкий герметик или использовать раствор;
  • электрический кабель, керамические изоляторы, автомат для подключения в щитке.

Необходимые инструменты

Инструмент должен быть исправным:

  • инструмент электрика;
  • инструмент каменщика, шпатель;
  • сварочный аппарат и средства защиты сварщика;
  • сварочные электроды для сваривания конструкционной стали;
  • болгарка с защитными очками;
  • зачистной и отрезные диски;
  • электродрель с набором сверел.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Муфельная печь для плавки металла своими руками — для такого прибора лучший вид топлива электричество. С его помощью можно разогреть металл до температуры плавления. Разберем подробно этапы проведения работ по самостоятельному изготовлению нагревательного агрегата.

Изготовление конструкции муфеля

В зависимости от материала и конфигурации корпуса начинаем делать отсек для нагрева металла. Можно сделать печь и без стального каркаса, но тогда потребуется уложить печь в слой теплоизоляции. Используем материалы, способные выдерживать высокие температуры. Но лучше сделать коробку из листового металла или из старой бочки или даже холодильника. Этапы работ:

  1. Начинаем готовить блоки для обкладки огнеупорной камеры. Для небольшой камеры понадобится 7 шамотных больших кирпичей. С их помощью можно соорудить прямоугольную или цилиндрическую камеры нагрева и закаливания металла. Если требуется соорудить круглый отсек, понадобится болгаркой вырезать трапециевидные заготовки и предварительно укладывать их в конструкцию, намечая каждую деталь.
  2. Подрезав грани, устанавливаем детали на ровную поверхность и несильно стягиваем их проволокой. Проверяем плотность прилегания граней блоков и отсутствие больших зазоров. Если нужно подрезаем блоки и снова собираем всю конструкцию на проволоке.
  3. Обеспечив плотность прилегания деталей, выкладываем их в ровный ряд и длиной линейкой размечаем пазы для укладки нагревательных элементов печи — спиралей из нихромовой проволоки. В зависимости от диаметра самодельной или покупной спирали размечаем ряды так, чтобы они не соприкасались между собой. Если это произойдет – это грозит коротким замыканием и сработкой автомата и это в лучшем случае. Минимальный зазор – 20-30 мм.
  4. Канавки выбираем дрелью с шарошкой или сверлом или болгаркой. Борозды лучше сделать под небольшим уклоном вниз, чтобы спирали не могли выпасть. Работа кропотливая и требует внимательности, не торопимся.
  5. После проверки точности пропилов и исправления, неточных мест стыковки пазов переходим к сборке муфельной конструкции. Закрепляем блоки с помощью термостойкого клея или раствора. Самодельную смесь готовим из равных частей шамотной глины и просеянного кварцевого песка.

Для изготовления муфеля, небольшого по габаритам, можно использовать простую глину. Для этого выполняем несколько дополнительных операций:

  1. Из картона или тонкого пластика делаем опалубку для заливки жидкого раствора глины, либо можно использовать обрезанную бочку. Учитываем толщину стенок и размеры корпуса печи.
  2. Замачиваем раствор на 2-3 дня, чтобы он растворился и разбух. Такая смесь становится пластичной.
  3. После этого заливаем в опалубку раствор. Толщина стенок – 50-70 мм. Обязательно уплотняем и протыкаем его тонким стержнем для удаления пузырей воздуха и монолитности конструкции.
  4. Оставляем деталь до полного засыхания глины. Делаем пазы для укладки спиралей или отверстия для установки газовых горелок и вывода проводов.
  5. Готовый глиняный муфель обязательно закаляем в печи и только после этого устанавливаем в корпус.

Такая монолитная обожженная конструкция будет прочной и не уступит по характеристикам муфелю из шамотного кирпича.

Спираль можно приобрести в магазине или намотать самостоятельно (толщина проволоки нужна — 1,2 мм.):

  • Понадобится запас проволоки из нихрома или другого сплава и простой пруток, подходящего сечения. Зажимаем конец прутка и проволоки в тисках и начинаем плотно наматывать спираль.
  • Витки можно укладывать вплотную, но без перехлестов. После намотки спираль немного растягиваем по длине, чтобы между витками был определенный зазор.

Далее:

  1. Готовые спиральки укладываем в подготовленные пазы в корпусе муфеля и фиксируем скобками из нихрома. Устанавливая скобки, следим, чтобы они не перемкнули виточки между собой. Для крепления еще используют раствор для кладки кирпича из глины и песка. Этот материал не проводит электрический ток.
  2. Рассчитанные по мощности спирали обеспечат высокую температуру в печи. Для увеличения производительности и экономии электроэнергии советуем сделать несколько нагревательных контуров, которые можно включать отдельно. Так мы сможем поддерживать необходимую температуру в начале обжига металла и постепенно доводить ее до максимальной.
  3. В местах выхода из корпуса закрываем проволоку керамическими предохранителями, а сразу после выхода подключаем медный электрический кабель большого сечения. Заводим кабель в электрический щиток и подключаем его к отдельному автомату. Печь должна быть надежно защищена от токов короткого замыкания, для защиты обязательно заземляем ее и подключаем к отдельному УЗО.

Важно! Для домашней печи лучше использовать нихром. Этот материал способен выдерживать высокую температуру и длительное нахождение в агрессивной среде. Минимальное сечение витков спирали – 1 мм.

Для нагрева деталей можно использовать газовые горелки.

Работы по установке в муфель газовой горелки

Газовый нагревательный элемент лучше приобрести в магазине, хотя народные умельцы могут выполнить эту работу своими руками. Но советуем подумать о безопасности и отправиться в специализированный магазин.

Если вы обладаете опытом изготовления аналогов, такую конструкцию делаем по определенной схеме:

  • для изготовления корпуса горелки подготовим отрезок стальной, лучше медной трубки. Диаметр 8-10 мм. Длина заготовки – 150 мм;
  • возле одного конца сверлим сквозное отверстие для соединения с газовой трубой или шлангом;
  • на боковой стенке размечаем и сверлим несколько отверстий. Отверстие делаем только с одной стороны. Эти отверстия служат для поджигания факела;
  • на обоих концах горелки нарезаем резьбы;
  • посередине горелки сверлим не сквозное отверстие, оно будет служить для сброса газа;
  • торцевую сторону закрываем. Накручиваем заглушку. Ко 2 стороне подсоединяем шланг от газового баллона.

Горелка устанавливается с помощью хомутов. Не забываем установить на подводящем шланге клапана, защищающего от обратного удара.

Финальные работы

Муфельная печь — горн своими руками почти готова. Остается собрать все детали в единую конструкцию. Полость между муфельным устройством и корпусом заполняем свободное пространство утеплителем.

Если нужна печь для плавления небольшого количества металлов, на верхней детали делаем небольшой вырез по габаритам тигля и ужесточаем края прутком или уголками. Теперь после включения печи в работу можно устанавливать тигель с медью или алюминием и расплавлять металл.

После окончания всех работ проверяем правильность сборки и включаем прибор в сеть переменного тока. Сначала печь будет сильно дымить, не пугайтесь – это выгорает смазка, краска или грязь. После первого включения дыма станет значительно меньше.

Правила эксплуатации

Электрические или газовые печи для расплавления материалов или закаливания деталей – приборы повышенной опасности.

Перед началом работ обязательно проверяем надежность подключения к газовой сети или изоляцию проводов и состояние спиралей. В помещении необходимо обеспечить надежную систему вентиляции.

Печь устанавливаем на теплоизоляционную подставку. Лучше взять несколько шамотных кирпичей и склеить их жаростойким клеем.

Не рекомендуем работать в такой одежде, как на фото:

Вывод

Самодельные или промышленные печи для закаливания металла или его плавления – все эти конструкции должны обеспечивать безопасность и комфортность в работе с нагревательными приборами. Сделать конструкцию самостоятельно несложно, справиться сможет даже новичок. Главное внимательно и ответственно выполнять все рекомендации и правила выполнения работ.

Источник:

Муфельная печь: особенности конструкции, сборка своими руками

Если вы обратитесь к Толковому Словарю Даля, то узнаете, что слово «муфель» означает маленькую огнеупорную печь с тонкими стенками для обработки металлических, керамических, фарфоровых изделий или деталей с защитой их от воздействия продуктов горения (сажи, копоти, газа).

Муфельная печь — это такая специальная конструкция для нагрева различных металлов до определенной температуры, ее можно купить в магазине или сделать своими руками.

Муфель — это основное пространство для обработки металла и препятствие для непосредственного его соприкосновения с топливом. Главное предназначение муфельных печей — производство ювелирных украшений, плавка цветных металлов, обжиг предметов из керамики, выплавка различных элементов из воска, обжиг литейных форм и т.д.

Муфельные печи бывают газовыми и электрическими.

Они различаются по нескольким параметрам:

— тип конструкции — тип нагрева — особенности защитной функции

— температурный режим

Существуют муфельные печи умеренной, средней, высокой и сверхвысокой температур.

В печах умеренного прогрева температурный режим колеблется от 100 до 500 градусов Цельсия. В печах средних температур — от 400 до 800 градусов. Высокотемпературный режим — этот показатель от 400 до 1400 гр., и сверхвысокий до 2000 гр.

Тип нагрева печи определяется наличием нагревательных элементов. Количество этих элементов напрямую зависит от габаритов печи.

Нагреватели бывают двух видов:

— открытые
— закрытые

Открытые нагреватели с достаточно большой скоростью разогревают конструкцию до нужных температур, их легко поменять в случае поломки или их неисправности. Основной недостаток этих элементов состоит в том, что они подвержены коррозии и выработке вредоносных веществ при термическом раскаливании.

Нагреватели закрытого типа находятся в самом муфеле, поэтому вредные вещества не оказывают на них отрицательного влияния. Но их минус состоит в том, что разогрев печи происходит достаточно медленно, а при поломке элемента придется производить замену всей нагревательной камеры.

Устройство муфельной печи закрытого типа

Основные виды муфелей, применяемые в печках — керамические, из керамического волокна и волокнистые. Печь с керамическим муфелем находит применение в самых разных отраслях производства, т.к. керамика имеет высокий уровень теплопроводимости и плотности, предотвращающий повреждение муфеля при различных на него воздействиях.

Использование керамического муфеля не предусматривает скоростного режима обработки из-за долгого процесса нагревания и остывания.

Керамическое волокно объединяет в себе положительные свойства керамики и волокна: имеет такой же уровень плотности, как керамика, но при таком муфеле печь прогревается быстрее и не требует большей электромощности.

На вредное влияние внешней среды керамико-волокнистый нагреватель реагирует спокойней, чем просто волокнистый.

Волокнистый муфель используется в печах гораздо реже по следующим причинам:

— требует много электроэнергии — выделяет вредные газы

— очень ломкий

Где применяются муфельные печи

1. Отжиг, целью которого является образование в результате термообработки однородной структуры

2. Закалка
Для закалки металла в муфельных печах применяют увеличение скорости охлаждения.

3. Отпуск
Это процесс, необходимый для придания материалу пластичности после процесса закалки.

Источник: https://elektriki23.ru/baza-znanij/kak-soedinit-spirali-v-mufelnoj-pechi-chtoby-moshhnost-stala-menshe.html

Муфельные печи для обжига керамики

Как соединить спирали в муфельной печи, чтобы мощность стала меньше?

       Люди интересующиеся гончарным делом рано или поздно приходят к вопросу покупки собственной муфельной печи для обжига керамики.

Изучив рынок мы с Вами сталкиваемся с необоснованно высокими ценами на муфельные печи. Наша компания занимается изготовлением и продажей муфельных печей для обжига керамики по доступным ценам.

В данной статье мы изложим основные аспекты изготовления муфельных печей.

Расчет габаритных и электрических параметров печи

       Данный этап является основополагающим, так как на нем определяются основные параметры муфельной печи для обжига керамики.

Отправным параметром является внутренний объем муфельной печи. При большом объеме обжигаемых изделий выбираются печи с большим объемом, при малом объеме обжигаемых изделий (гончары-любители)-соответственно печи с меньшим объемом.

Как показывает наша практика изготовления печей для обжига керамики, чаще всего заказывают печь GRIFON-60 на 60 литров. Так как она  сочетает в себе оптимальный объем и цену!

Параллельно теоретическим выкладкам будет вестись расчет печи для обжига керамики на 33 литра.

Расчет объема муфельной печи

       На рисунке ниже представлен муфель печи для обжига керамики, т.е. рабочий слой печи или по другому внутренний изоляционный слой. В основном он имеет плотную структуру, так как чаще всего используется для крепления нагревательных элементов (спиралей), а так же для придания рабочему слою механической прочности.

Так как периметр нашей муфельной печи представляет собой восьмиугольник, то ее объем (V) рассчитывается следующим образом:

       муфель печи 

 V=S*H    (дм3=литры),

где S=2*K*(F)2 – площадь дна муфеля; K=2,41 – коэффициент; F– длина внутренней грани муфеля (дм) (см.рис.1); H-высота внутренней части муфеля (дм) (см.рис.1).

Так как объем печи принято выражать в литрах, то все величины должны быть выражены в дециметрах.

 V= 13,76*2,39 = 32,8 ≈ 33 (дм3 ) =33 (литра), где

S= 2*2,41*(1,69)2 = 13,76 (дм2 );   K=2,41;   F= 169 (мм) = 16,9 (см) = 1,69 (дм);   H= 239 (мм) = 23,9 (см) = 2,39 (дм);

Материалы для изготовления муфеля и крышки печи

       Для изготовления печей мы используем самые современные материалы. Для рабочего слоя футеровки (муфель и крышка печи) мы используем легковесный огнеупорный кирпич, который привозим из Германии.

Данный кирпич обладает отличными термо-характеристиками, а именно имеет низкую теплопроводность, высокую термо- и жаростойкость. Классификационная температура применения данного кирпича 1430°С. При всем этом кирпич достаточно легкий за счет малой плотности и хорошо обрабатывается механически.

Это позволяет фрезеровать пазы в кирпичах под установку нагревательных элементов. Фрезерование обеспечивает наивысшую точность пазов под спираль.

Легковесный огнеупорный кирпич  Легковесный огнеупорный кирпич  Легковесный огнеупорный кирпич

Крышка печи

Крышка печи изготавливается из двух слоев огнеупорного кирпича. При этом, второй слой перекрывает швы первого слоя, что позволяет увеличить прочность крышки. На большинстве печей западного и Российского производства идет только один слой кирпичей.

Так же в кирпичах выполнены фаски, что предотвращает сколы кирпичей при расширении (нагреве) материала.

Во внешних слоях муфеля и крышки печи мы применяем дополнительные изоляционные огнеупорные слои, которые имеют еще меньшую теплопроводность при значительно меньшем весе.

В качестве таких материалов могут выступать огнеупорные маты из керамического волокна, муллитокремнеземистый картон (МКРКГ) и т.д.       

 Таким образом, чем меньше теплопроводность материалов, тем лучше тепловые показатели печи.

МатериалМаксимальная температураприменения,°CТеплопроводность, Вт/м*КПлотность материала, кг/м3
Легковесный кирпич1430 0,28 при 600°C770
Керамическое волокно12600,27 при 1000°C128
Картон МКРКГ-40011500,11 при 600°C400

       Комплексное применение данных материалов  существенно экономит энергоресурсы,  а так же экономит время на разогрев и охлаждение печей. К сожалению многие современные, как западные, так и Российские производители изготавливают печи для обжига из керамики только с применением огнеупорных кирпичей, делая печи менее эффективными. 

Расчет мощности печи для обжига керамики

      Данный этап является не менее важным и на нем мы с Вами определим мощность печи. В зависимости от объема проектируемой печи для обжига, мощность (P) можно рассчитать с помощью следующей формулы:

P=J*V (Вт), где

V– внутренний объем печи (л) (см.раздел расчета объема);

J-удельная мощность, которая определяется исходя из объема печи:

  • J=70÷100 (Вт/л) при объеме печи до 60 литров;
  • J=50÷70 (Вт/л) при объеме печи свыше 60 литров;

P=81,81*33=2700 (Вт) = 2,7 (кВТ)

Расчет силы тока печи для обжига 

       В данном разделе мы с Вами будем рассчитывать силу тока, т.е. ток который протекает через нагревательный элемент (спираль):

I=P/U (А), где

P-мощность печи для обжига (см.раздел расчета мощности)

U-напряжение питания (В)

Напряжения питания целесообразно выбирать в зависимости от мощности печи для обжига:

  • U=220 (В), при мощности печи до 5÷7 (кВт);
  • U=380 (В), при мощности печи свыше 7 (кВт); 

I= 2700/220 = 12,27 (А)

       Для вашей собственной безопасности рекомендуем провести отдельную линию проводников от щитка квартиры (дома) до печи. В линию должны быть установлены собственные автоматические выключатели с необходимым номиналом. Сечение проводников выбирается исходя из мощности печи. Выбирайте сечение проводников в большую сторону. 

                                           Табл.1. Выбор сечения провода в зависимости от силы тока или мощности.

Напряжение питания U = 220 (В)
Сечение провода, (мм2)              Ток,(А)Мощность, (кВт)
 1,5 19 4,1
2,5  27 5,9
4388,3
64610,1
107015,4
168518,7

Расчет сопротивления нагревательного элемента

       Зная силу тока I и напряжение питания U по закону Ома не составит труда вычислить сопротивление R:

R= U/I (Ом) = 220/12,27 = 17,92 (Ом)

На рис.2 изображена спираль муфельной печи с рассчитанными вольт-амперными характеристиками:

     Рис.2 Расчет электрических параметров спирали муфельной печи

Расчет диаметра, длины и удельной поверхностной мощности проволоки нагревательного элемента

      На данном этапе производится выбор материала нагревательного элемента. Хотел бы оговорить, что для данных целей наиболее часто используют нихромы и фехрали.

В печах для обжига керамики GRIFON мы используем суперфехраль GS SY по ряду весомых причин:

  • это более дешевый сплав по сравнению с нихромом, так как не содержит никель;
  • суперфехраль обладает лучшей жаростойкостью, чем нихромы (наибольшая рабочая температура 1450°С);
  • данная марка фехрали обладает повышенной пластичностью, что облегчает навивку спиралей.

 После выбора материала выбирается диаметр проволоки нагревательного элемента.

Диаметр спирали выбирается в зависимости от необходимого удельного электрического сопротивления (сопротивление в 1 метре проволоки, см. табл. 2). Большему  уд. эл. сопротивлению соответствует меньший диаметр проводника, меньшему уд. эл. сопротивлению соответственно больший диаметр.

               Табл.2. Выбор диаметра проволоки в зависимости от нужного диаметра и длины нагревательного элемента

Диаметрпроволоки d, ммФизические свойства суперфехрали GS SY
Удельное элек-е сопротивление в1 м проволоки ρ, (Ом/м)Количество метровв 1 кг
0,1854,75480
0,244,34512
0,319,72000
0,5    7,09717
0,82,76280
11,77179,5
1,21,23124,5
1,60,69270,1
20,45244,8
30,19719,9
60,04914,98
80,02762,8
110,01591,45

       От диаметра проводника зависит так же и длина проволоки нагревательного элемента. Так же хотелось бы отметить, что чем больше диаметр проволоки нагревательного элемента, тем дольше прослужит нагревательный элемент.

Таким образом, комбинируя выше перечисленные параметры подбирается спираль в муфель печи.

Зная необходимое сопротивление R (см. предыдущий раздел) и удельное электрическое сопротивление ρ вычисляется длина проволоки L:

L = R/ρ , (м)

Так как в данной печи мы используем диаметр проволоки d = 2 (мм) , то ρ = 0,452 (Ом/м). Тогда L= 17,92/0,452 = 39,64 (м)=3964 (см). 

Самым важным расчетом в этом разделе является вычисление поверхностной мощности проволоки ψ, т.е. мощности которая выделяется с единицы площади проволоки.

В печах с высокими температурами поверхностная мощность ψ фехрали не должна превышать 1,4 Вт/см2 для проволоки диаметром до 4 мм. Если данное значение существенно превысить, то нагревательный элемент не выдержит температуры.

   ψ=P/S , (Вт/см2), где

P– мощность печи,(Вт);

S=3,14*L*d – площадь поверхности  проволоки, (см2), где

L– длина проволоки,(см);

d– диаметр проволоки,(см)

ψ=2700/2489,4=1,08 (Вт/см2),  где S=3,14*3964*0,2=2489,4 (см2). Таким образом ψ=1,08

Источник: http://grifon62.ru/17-mufelnaya-pech-svoimi-rukami

Флп андреев в.г

Как соединить спирали в муфельной печи, чтобы мощность стала меньше?

Обследование работы промышленных электропечей показало, что, выход из строя связан главным образом с тем, что эксплуатационный срок службы металлических нагревательных элементов, значительно меньше, чем он мог бы быть.

Так на многих электропечах, работающих при температуре 900-1000° срок службы нагревателей должен быть не меньше года, однако на заводах нагреватели работают в среднем от 2 до 4 месяцев.

Ниже дан анализ причин, приводящих к преждевременному выходу из строя нагревателей.

Анализ причин выхода из строя ЭППД

Одним из основных недостатков многих конструкций нагревателей, созданных на заводах или в других неспециализированных организациях, является неоправданное применение мелких сечений проволоки и ленты.

Сечение проволоки

Например, применяется лента сечением 1.0х10 мм2 и 1.5х15 мм2, а проволока диаметром 2.5 и 3.0 мм и лента 1.2х12 мм2 и 1.0х10 мм2, и даже 0.8х8.0 мм2 и 0.6х6.0 мм2. Иногда применяют мелкие сечения без учета влияния величины сечения на срок службы нагревателя.

Использование более крупных сечений может вызвать необходимость установки понизительных трансформаторов, но в большинстве случаев это экономически целесообразно, так как значительно увеличит срок службы нагревателей и избавит от потерь во время частых, довольно продолжительных простоев.

Если же трансформаторы по каким-либо причинам установить невозможно, то следует подбирать такую схему включения, которая позволила бы использовать нагреватели максимального сечения.

Соотношение диаметра спирали к диаметру проволоки, шага к диаметру проволоки

Еще одним распространенным недостатком при конструировании нагревателей является применение спирали с недопустимо большим отношением её диаметра (D) к диаметру проволоки (d) и недопустимо малым шагом спирали (t) к диаметру проволоки (d).

Первое приводит к тому, что витки спирали ложатся друг на друга и происходит или перегрев, или короткое замыкание.

На одном из заводов отношение D/d было принято равным 20, так как заранее задавшись величиной ваттной нагрузки при меньшем значении D/d, невозможно было разместить необходимую длину нагревателя.

В этом случае целесообразнее иметь несколько большую удельную поверхностную мощность нагревателя, что повысит его температуру, но уменьшит отношение диаметров, ликвидировав возможность замыкания, а следовательно, и повысит срок службы нагревателя.

В большинстве случаев спирали нагревателей навиваются вплотную без заранее определенного шага, а затем растягиваются. Это приводит к неравномерному шагу по длине спирали, т.е. к местным перегревам, которые тем больше, чем меньше шаг витков.

Поэтому необходимо применять спирали с соотношением t÷d≥2, несмотря на то, что при этом повышается удельная поверхностная мощность. Увеличение этого отношения до 2.5-3.

0 при той же мощности на 1м2 стенки печи увеличит температуру нагревателя не более чем на 10°, но значительно увеличит надежность работы нагревателя, а длина и вес его уменьшаться в 1.5 раза.

Выбор сплава спирали

На ряде заводов не делается различия между сплавами Х15Н60 и Х20Н80 (любой материал нагревателя называют «нихром»). В результате нагреватели из сплава марки Х15Н60, попадая в печи с рабочей температурой 1000-1100°, выходят из строя.

Часто очень небрежно относятся к сварке нагревателей. Известны случаи (причем на разных заводах), когда нагреватели из сплава марки ОХ27Ю5А (ЭИ-625) сваривались электродами марок 1Х18Н9Т для температур до 1200°, вывода из сплава марки Х25 приваривались к нагревателям из сплава марки Х20Н80 медными электродами.

Причины выхода из строя нагревателей

Расположенные на поду нагреватели значительно чаще выходят из строя, чем боковые и сводовые. Причиной этого является окалина, попадающая на нагреватели.

Кроме того, подовые нагреватели более заэкранированы, чем остальные. На некоторых заводах вместо жароупорных подовых плит применяют довольно массивный шамотный кирпич (65 мм).

Удельную поверхностную мощность подовых нагревателей применяют такую же, как для боковых и сводовых нагревателей.

Чтобы увеличить срок службы подовых нагревателей рекомендуется:

несколько снижать удельную поверхностную мощность подовых нагревателей в сравнении с удельной поверхностной мощностью боковых нагревателей (при металлических жароупорных плитах на 20 – 30%, при карборундовых на 30 – 40%, при плитах из шамотных кирпичей на 40 – 50% – в зависимости от толщины плиты).

Чтобы попадающая в подподовое пространство окалина не попадала на нагреватели, последние должны быть обязательно приподняты над подом.

Иногда нагреватели выходят из строя из-за плохой керамики. Например, на одном из заводов сводовые нагреватели перегорали из-за порчи подвесных сводовых керамических балок.

Эксплуатация нагревателей и сплавы из которых они делаются

Заводы-потребители отмечают, что качество получаемых сплавов сопротивления нестабильно. Например, окалиностойкость сплава марки Х20Н80 разных плавок различна.

Исследование работы нагревателей, изготовленных из нихрома различных плавок, так же показали, что качество его нестабильно.

В одной из опытных печей при одинаковых условиях некоторые нагреватели за 4500 ч работы изменяли свое сопротивление на ~ 20%, другие вышли из строя через 3700 ч, изменив сопротивление на 80%.

Особое внимание следует обратить на эксплуатацию нагревателей, изготовленных из железохромалюминиевых сплавов марок ОХ23Ю5Т (ЭИ-595) и ОХ27Ю5Т (ЭИ-626). До сих пор нагреватели из этих сплавов применяются в условиях, при которых они соприкасаются с простым шамотом, что при температурах выше 1000° совершенно недопустимо.

Сварка нагревателей между собой или же приварка к нагревателю вывода осуществляется внахлестку или при помощи хомута, в то время как эти сплавы рекомендуется сваривать так, чтобы возможное место изгиба спирали было на расстоянии 20 – 25 мм от места сварки (от места с повышенной хрупкостью).

Иногда нагреватель делается без специального вывода, т.е. из печи выводится прямо проволока нагревателя.

Особенно это опасно для нагревателей из сплавов ЭИ-595 и ЭИ-626, так как температура на некоторой части проволоки вывода не ниже чем в печи, а в огнеупорной части футеровки проволока соприкасается с шамотом, даже если он в рабочей камере обмазан раствором технического глинозема (обмазать отверстие, через которое делается вывод, забывают). Это приводит к выводу из строя нагревателя внутри футеровки печи.

Перегрев печи

Кроме этого имеется еще одна довольно распространенная причина вывода из строя нагревателей – перегрев печи. Происходит это при отказе терморегулятора, залипании контактов промежуточного реле или контактов и т.д.

К сожалению, большинство электропечей, выпускаемых в настоящее время специализированными организациями, не имеют никакой защиты от перегрева, однако во всех случаях она необходима.

Иногда это может быть дополнительное реле, которое срабатывает при залипании контактов контактора, включая звуковой сигнал, извещающий о перегреве печи; в более ответственных случаях это может быть полное резервирование регулирования: аварийная термопара или аварийный прибор с установкой температуры несколько большей (на 15 – 20°) уставки основного регулирующего прибора. Аварийный прибор отключает резервным контактором нагреватели при достижении температуры печи определенного значения.

В тех электропечах, где устранены вышеперечисленные причины, приводящие к преждевременному выходу нагревателя из строя, срок службы их с достаточной степенью точности соответствует сроку службы, определенному по существующей методике расчета с учетом окисления нагревателя.

Источник: http://a-elterm.com.ua/articles/article/analiz-prichin-prezhdevremennogo-vyhoda-iz-stroya-nagrevatelej-v-promyshlennyh-elektropechah/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.