碳化硅加熱元件的計(jì)算和設(shè)計(jì)及其他加熱元件的計(jì)算
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.加熱元件的計(jì)算和設(shè)計(jì)
在電阻爐中，電能轉(zhuǎn)換為熱量發(fā)生在加熱元件（加熱器）中。加熱器的操作通常在苛刻的條件下進(jìn)行，通常在制造它的材料的極其允許的溫度下進(jìn)行。通常，加熱器的使用壽命決定了整個(gè)爐子在維修之前的運(yùn)行時(shí)間，因此從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來看，增加EPS加熱器的使用壽命是一項(xiàng)重要任務(wù)。
決定加熱器壽命的主要因素之一是它長時(shí)間工作的最高溫度。加熱器溫度與負(fù)載之間的差異取決于傳熱條件。通過優(yōu)化的設(shè)計(jì)選擇和正確執(zhí)行的加熱器計(jì)算，這種差異很小，可以在爐子中實(shí)現(xiàn)相同的功率和溫度，在較溫和的模式下操作加熱器。加熱器材料在運(yùn)行過程中的“老化”是由于其物理化學(xué)性質(zhì)的變化，它可能是由氧化，合金化學(xué)成分的變化，真空噴涂等引起的。通常，加熱器在達(dá)到極限狀態(tài)之前很久就會(huì)因局部過熱而失效材料。如果選擇加熱器溫度，
加熱元件的計(jì)算允許您：
- 最佳地將加熱器定位在爐子中，從而減小其尺寸并合理地使用工作空間;
- 選擇合理的電路連接加熱器和供電電壓;
- 選擇具有成本效益的加熱器設(shè)計(jì)及其橫截面，提供最低的資金成本;
- 使用各種材料的加熱器時(shí)評(píng)估資金和運(yùn)營成本;
- 確定所選加熱器的使用壽命或選擇具有給定使用壽命的加熱器。
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用于制造加熱元件的材料必須滿足下列要求：
- 具有足夠的耐熱性（抗水垢性） - 材料在熱空氣或其他氣氛的影響下能夠承受表面化學(xué)破壞的能力;
- 具有足夠的耐熱性 - 材料在高溫下保持長期強(qiáng)度的能力;
- 具有大的電阻率r。為了將加熱器放置在爐內(nèi)，更方便的是具有較大橫截面S和較短長度l的元件。此外，具有大橫截面的加熱器具有更長的使用壽命，并且具有給定的加熱器電阻R.其長度越小，橫截面越大，電阻率越高;
- 具有低溫度系數(shù)的電阻。否則，需要變壓器將加熱器連接到網(wǎng)絡(luò)，這允許在初始時(shí)刻加熱器具有低溫，因此具有低得多的特定電阻，以向爐提供降低的電壓;
- 隨著時(shí)間的推移具有恒定的電性能。材料隨時(shí)間老化會(huì)增加其抵抗力。這使?fàn)t子的運(yùn)行復(fù)雜化，因?yàn)樾枰哂写罅侩妷悍秶淖儔浩鳌?/span>
用于加熱元件爐的制造創(chuàng)造了各種能夠在寬的溫度下操作的材料范圍高達(dá)3000 0C.在表中。2.1列出了部分溫度的推薦溫度和最高允許溫度。通常，使用壽命為10,000小時(shí)的溫度作為加熱器的推薦工作溫度，使用壽命為2000小時(shí)的溫度被認(rèn)為是最大允許溫度。2.1可以看出，與間歇操作相比，相同材料的加熱器具有更高的工作溫度或更長的使用壽命。
表2.1 ^
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應(yīng)注意，加熱器的最大允許溫度取決于其直徑（或厚度）。在表中。圖2.1顯示了直徑為3mm的金屬合金絲的溫度值。當(dāng)使用直徑大于6毫米的加熱器時(shí)，最大允許溫度可以增加50度，當(dāng)加熱器的直徑減小到1毫米時(shí)，溫度會(huì)降低50度。如果加熱器的直徑為0.2-0.4毫米，則最大允許溫度應(yīng)在工作臺(tái)下方100-200度。
使用加熱器的溫度限制取決于其運(yùn)行的氣氛。
在設(shè)計(jì)電阻爐時(shí)選擇用于加熱器的材料，除了溫度范圍之外，還必須考慮加熱器的特定操作條件，特別是其環(huán)境的化學(xué)組成。在表中。2.2顯示了推薦的合金及其在各種氣氛下工作時(shí)的極限使用溫度。
表2.2
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鎳鉻合金是鎳和鉻的合金。工業(yè)生產(chǎn)含有15％至27％鉻的合金。最普遍的合金含有20％的鉻。鎳鉻合金結(jié)合了高的耐熱性（高達(dá)1250 0 C）和顯著電阻（1.05-1.40（歐姆毫米2）/ m）的熔化溫度1370至1420年0 ℃，密度8200-8400千克/米3。鎳鉻合金在冷熱方面具有足夠的延展性，非常適合焊接和切割。半成品主要以線材和膠帶的形式制成。由于鎳鉻合金具有小的電阻溫度系數(shù)，因此加熱器在加熱爐子時(shí)不需要改變供電電壓，因此可以在沒有特殊變壓器的情況下操作。
鎳鉻合金在表面形成氧化鉻保護(hù)膜，使其可用于氧化氣氛中。在鹵素氣氛以及堿性環(huán)境中，鎳鉻合金效率低下。鎳鉻合金是非磁性的。其主要缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高。
Ferronihrom - 一種鎳鉻合金，其中大部分鎳被鐵代替，這有助于降低成本并增加合金的技術(shù)可塑性。耐熱性ferronihroma至1200 0 C，至1.30電阻（歐姆*毫米2）/ M。
Chromal是鐵與鉻和鋁的合金。生產(chǎn)鉻的含量為23-27％，鋁含量為5％。Hromal具有高耐熱性，高的熔點(diǎn)（到1510 0 C），高比電阻1,3-1,47（歐姆毫米2）/ m和一個(gè)小的溫度系數(shù)。其密度為7200 kg / m 3。Chromal比鎳鉻合金便宜。
該合金在室溫和高溫下具有令人滿意的技術(shù)先進(jìn)性。它是在空氣中，亞硫酸和滲碳環(huán)境中更zharostoek，但變脆和易碎加熱后，尤其是高于1000個(gè)0 C.修復(fù)加熱器rabotavschih在溫度高于1000 0C，實(shí)際上是不可能的。
Hromal磁體生銹，在溫度高于1000 0 C與熟料襯里和鐵的氧化物進(jìn)行反應(yīng)。
為了延長加熱器在還原氣氛中的使用壽命，首先必須在1100 ° C下在空氣中工作2-3天來氧化
.Fehral是一種基于鐵 - 鉻 - 鋁系統(tǒng)的合金。熔點(diǎn)14550 ℃，電阻率1.18-1.34（Ohm·mm 2）/ m，密度7300kg / m 3。Fechral在耐熱性方面較差，但它比它便宜得多，并且在熱變形和冷變形期間具有更高的技術(shù)延展性。
有關(guān)加熱器的結(jié)論，根據(jù)工作溫度，建議使用以下材料（表2.3）。
表2.3 ^
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您可以使用與加熱器相同的材料作為結(jié)論，但這并不總是具有成本效益。
必須選擇輸出直徑，使其橫截面超過加熱器本身的橫截面至少3倍。
加熱器由各自的部分組成，加熱器的結(jié)論要素焊接在一起。應(yīng)該記住，在加熱的地方，鐵 - 鉻 - 鋁合金變脆。在這方面，在運(yùn)輸或安裝在爐子中時(shí)，可能發(fā)生故障。
加熱器的彎曲應(yīng)該是平滑的，沒有抽搐。為了提高脆性合金的延展性，加熱器可以通過燃?xì)馊紵骷訜釓澢部梢允褂秒妷簽?-10V的變壓器使電流通過它們。彎曲時(shí)的推薦溫度為700-1000 0 C.
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螺旋線加熱器通常位于陶瓷架，帶凹槽的陶瓷板或陶瓷管上。在設(shè)計(jì)這種加熱器時(shí)，應(yīng)該注意的是，螺旋t的節(jié)距與線d的直徑之比必須至少為2.最大比率
在表中給出。2.4。在螺旋加熱器的制造中，必須仔細(xì)監(jiān)測繞組的均勻性，因?yàn)樵谠炎兒竦牡胤剑訜崞鲗@著過熱，這導(dǎo)致其使用壽命降低。表2.4 ^ 比率 
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圖。2.1。螺旋線加熱器
Zigzag線加熱器建議安裝在特殊的瓷磚（d = 47 mm）或懸掛在金屬耐熱或陶瓷鉤（銷）上，如果d > 7 mm。表中給出了各種加熱器設(shè)計(jì)
的最大鋸齒形高度H. 2.5。爐膛加熱器的鋸齒形高度比爐壁上加熱器的高度高20-30％。
圖。2.2。鋸齒形電線加熱器
磁帶鋸齒形加熱器可以作為電線之字形安裝或平放在拱形和爐膛上的支撐上。
之字形加熱器e的軸線與帶b的寬度之間的距離之比必須至少為0.9。各種緊固帶的方法的最大Z字形高度N在表中給出。2.6。
圖。2.3。之字形帶狀加熱器
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注。 分子是指由Cr-Ni合金制成的導(dǎo)線; 分母是Fe - Cr - Al合金絲。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
表2.6 ^
注。分子指的是Cr - Ni合金帶; 分母是由Fe - Cr - Al合金制成的帶子。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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碳化硅-基于碳化硅能夠作為加熱器在溫度的氧化環(huán)境中操作高達(dá)1500的材料 0 ℃。在較高溫度下，壽命急劇下降。加熱器的運(yùn)行模式對(duì)使用壽命產(chǎn)生很大影響。溫度的突然波動(dòng)顯著影響其耐久性。即使窯內(nèi)加熱器溫度的緩慢變化也會(huì)顯著降低其使用壽命。
在還原氣氛中，加熱器的使用壽命低于空氣。甲烷，丁烷和天然氣由碳化硅加熱器滲碳;因此，這些氣體在爐內(nèi)氣氛中的含量不應(yīng)超過2％。在氫氣環(huán)境中，加熱器的工作溫度不超過1300℃0 C，同時(shí)有必要降低其允許的比表面功率。如果大氣中的氫濃度小于20％ - 功率降低40％，如果氫濃度大于20％ - 則功率降低60％。
在750水蒸氣0 C會(huì)減少阻力的ENT 2-3。含有氟，氯，溴和硫化合物的氣氛會(huì)破壞加熱器。
金剛砂的電阻率為809-1900（Ohm·mm 2）/ m，密度為2200-2300kg / m 3。感冒時(shí)，金剛砂是一種非常脆弱的材料。
另一種材料是碳化硅 - 硅質(zhì)。它與碳化硅的不同之處在于SiC相的更大分散，這就是為什么硅鐵加熱器的推薦和最大允許溫度低于碳化硅加熱器的原因。
金剛砂和硅加熱器以具有恒定或可變橫截面的桿的形式制成，以及以螺旋切割的管的形式制成。在使用這種加熱器的所有爐子中，必須提供加熱時(shí)它們自由伸展的可能性。碳化硅的熱膨脹系數(shù)為（5-6）·10 -6 K -1。
加熱器的連接圖和變壓器的選擇顯著影響其使用壽命。加熱器的并聯(lián)連接是優(yōu)選的，因?yàn)榧訜崞鹘M的電阻擴(kuò)散受到的影響較小，并且在其中一個(gè)加熱器發(fā)生故障的情況下，通常可以使用其他加熱器繼續(xù)該過程，而當(dāng)串聯(lián)連接時(shí)電路斷開。然而，并聯(lián)連接需要較低的電壓，因此必須使用變壓器。此外，當(dāng)加熱器并聯(lián)連接時(shí)，供電電纜上的負(fù)載由于高電流而增加。通常使用并聯(lián) - 串聯(lián)電路。
為了在加熱器老化時(shí)最大限度地利用加熱器的資源，與初始加熱器相比，必須能夠?qū)⒐ぷ麟妷涸黾?-2.5倍，為此變壓器必須具有中間步驟，電壓增加系數(shù)為1.1-1.2。
由于其低電阻，碳化硅加熱器在高電流下工作;因此，應(yīng)對(duì)電流供應(yīng)施加相當(dāng)嚴(yán)格的要求：它必須提供低接觸電阻。
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二硅化鉬加熱器設(shè)計(jì)用于在最高溫度1700 0的氧化氣氛中操作C.在較高溫度下，DM迅速分解。但是，1450-1680 ℃的溫度范圍應(yīng)被視為其合理操作的極限。在較低溫度下，使用金剛砂或金屬加熱器在經(jīng)濟(jì)上是有利的。預(yù)氧化加熱器可在氫介質(zhì)中操作，溫度高達(dá)1400 ℃ .DM加熱器在一氧化碳，氬氣，氮?dú)夂吞細(xì)浠衔锏臍夥罩泄ぷ髁己谩?/span>不允許含有硫化合物和鹵素的氣氛。二硅化鉬在高真空中不起作用。
最佳操作模式是當(dāng)加熱器的溫度不低于1200 0時(shí)C.在周期性操作期間，發(fā)生保護(hù)性氧化膜的剝離，這導(dǎo)致加熱器的壽命降低。危險(xiǎn)的加熱器是在500-1000下長時(shí)間曝光 0 ℃和1410至1460年0 C，T。K.字段在沒有膜為SiO 2，則可能發(fā)生的MoSi分解2，其中所述加熱器。
第一加熱模式提供了對(duì)二硅化鉬加熱器的使用壽命的決定性影響。兩個(gè)條件必須滿足：
-快速（內(nèi)2-3小時(shí)）來傳遞的溫度范圍內(nèi)500-1000 0 ℃;
-在白天維持加熱器在約1300的溫度0 ℃。
每次用新的加熱器更換加熱器時(shí)必須滿足這些條件。
DM加熱器大多是U形的。通過在拱形或側(cè)壁上的垂直懸掛（如果加熱器引線彎曲90°）確保了這種設(shè)計(jì)的加熱器的自由擴(kuò)展。在某些情況下，加熱器的水平安裝更合理和經(jīng)濟(jì)。應(yīng)該注意，在多于1350的溫度來承擔(dān)0 C，它們成為可塑的且易被偏轉(zhuǎn)。二硅化鉬的溫度時(shí)直接與陶瓷載體接觸不應(yīng)超過1550 0 ℃。在較高的溫度下，一氧化硅的保護(hù)膜2覆蓋加熱器可以粘附到陶瓷上。在文獻(xiàn)中，建議將水平加熱器放置在襯墊上，以相同的DM加熱器的小段形式放置在陶瓷架上，間距為70-100mm。
在二硅化鉬加熱器的安裝和操作過程中，應(yīng)考慮它們?cè)诶鋺B(tài)下的極端脆性。
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對(duì)于在惰性環(huán)境和真空下工作的EPS，使用難熔金屬的加熱元件：鎢，鉬，鉭和鈮。為了在氧化性環(huán)境用操作這些加熱器不適合的，它們開始與大氣中的氧氣的氧化已經(jīng)在200-300 .. 0 ℃，水蒸汽-在250-500 0C.二氧化碳在高于1000-1200的溫度下氧化所述金屬0 C. Nb和Ta的加熱器不是在氫環(huán)境中運(yùn)行，而W和Mo不與氫反應(yīng)。鉭積極吸收氮。
鎢加熱器在室溫下非常脆弱，因此它們?cè)诩訜釥顟B(tài)下加工。在1400-1600的溫度0 ?再結(jié)晶鎢結(jié)構(gòu)和變脆。
鉬比鎢更具塑性。厚度不大于0.5mm，可在室溫下彎曲。加工前加熱器較大直徑被加熱到200-700 0 C.鉬再結(jié)晶在950-1200 0 C和脆化。
鈮和鉭是最具延展性的金屬，它們可以鍛造，沖壓，彎曲而不需要加熱。重結(jié)晶時(shí)，它們沒有脆化。
W，Mo，Ta和Nb的電阻率高度依賴于溫度（見表2.7），因此，爐子安裝必須配備電源變壓器，允許在運(yùn)行期間調(diào)節(jié)加熱器的電壓。
表2.7 ^
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的單位表面分配的功率決定了它的溫度，因此確定了該加熱器在項(xiàng)目選擇的條件下的可操作性。因此，比表面功率 W是加熱元件設(shè)計(jì)中最重要的計(jì)算值。
通常，將計(jì)算的加熱器的表面功率與理想加熱器 W id的表面功率進(jìn)行比較。理想的是指加熱器形成兩個(gè)帶有負(fù)載的實(shí)心，平行，無限平面，只要襯里不參與傳熱并且傳熱是由于輻射引起的。
對(duì)于這種加熱器，傳熱方程式為：，
（2.1）其中c 0是完全黑體的發(fā)射率;
ε PR -減少系數(shù)加熱器系統(tǒng)黑裝載;
^ n - 加熱器溫度;
T s - 加載溫度。
我們?cè)谶@種情況下，發(fā)射率：
（2.2）其中ε 小號(hào) -發(fā)射材料費(fèi);
ε ? -加熱器的輻射率的材料。
為了計(jì)算^ id在已知的爐子加載溫度下，必須設(shè)定加熱器溫度。通常，T n比溫度T c高 50-100度。用于制造加熱器，坩堝，船等的各種材料的黑度在表中給出。2.8。
為了簡化在工程計(jì)算[5，6，9]，由諾模圖Wˉˉ 編號(hào) = ?F（? 編，? ?）為ε的情況下，ED =ε ? = 0.8。
與理想的加熱器相比，真正的加熱器不會(huì)以整個(gè)表面輻射到產(chǎn)品上：一些光線落在相鄰的加熱器和襯里上。可以假設(shè)真正的加熱器向產(chǎn)品輻射熱量而不是其全表面F n，而是僅具有一些條件有效表面。然后，實(shí)際加熱器W D的允許表面功率將不同于理想加熱器的表面功率：，
（2.3）其中αeff是給定加熱器系統(tǒng)的輻射效率系數(shù);
α - [R -步驟系數(shù);
α 一 -系數(shù)考慮到的依賴性Wˉˉ從減少的發(fā)射率到pr ;
α p -系數(shù)考慮到尺寸籠的影響。
系數(shù)εeff表征加熱器系統(tǒng)的輻射效率在最小允許（由于結(jié)構(gòu)原因）相對(duì)線圈距離，即對(duì)于最密集放置的加熱器。各種加熱器系統(tǒng)的系數(shù)αeff的值在表中給出。2.9。
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表2.9 * α EFF 為不同的加熱器系統(tǒng)
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系數(shù)α步驟克考慮到了特定表面匝間電力從相對(duì)距離的依賴性
，
，
對(duì)于給定的加熱器系統(tǒng)。在圖中 2.4-2.6示出了用于找到α的曲線圖- [R為不同的加熱器系統(tǒng)。對(duì)于平行桿系統(tǒng)和螺旋加熱器內(nèi)部的產(chǎn)品，使用圖2.5作為曲折線加熱器。所有其他幾何比率對(duì)比表面功率幾乎沒有影響，因此在計(jì)算加熱器時(shí)不考慮它們。
圖。2.4。值α [R為一金屬絲
螺旋加熱器
圖。2.5。值α [R用于電線
之字形加熱器
圖。2.6。ε的值[R帶
鋸齒加熱器
系數(shù)α ，以考慮到降低的功率發(fā)射的特定表面的依賴性與PR。對(duì)于系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)載位于封閉的輻射表面內(nèi)時(shí)，
（1.2.4）其中F s是負(fù)載面向加熱器的表面積;
F 物品 - 加熱器占據(jù)的爐腔壁的表面積。
依賴性α 與從一個(gè)直的圖。2.7。
系數(shù)α p考慮到負(fù)荷大小的具體的表面的功率值的影響。該系數(shù)的值被確定為比率的函數(shù)
（圖1.2.8）。當(dāng)> 0.8，負(fù)荷大小的修正沒有貢獻(xiàn)（米。E.Α p = 1）。在<0.3時(shí)，比表面功率的確定導(dǎo)致加熱器的溫度升高。在這種情況下，考慮? 小號(hào) “ ? ?和校正α p和α ?不采取。
圖。2.7。依賴性α 與從一個(gè)直的
圖。2.8。依賴性α p從
對(duì)于加熱器，由二硅化鉬的，存在的依賴性Wˉˉ d由爐溫可以使用的，省略的定義一個(gè)直，α EFF，α 克，α ?，α p（圖2.9）。
完成計(jì)算后，我們知道最大允許比表面功率^ d，我們選擇的加熱元件的設(shè)計(jì)可以提供。該功率從加熱器F n的實(shí)際表面輻射并且與其幾何和電參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
^
當(dāng)計(jì)算加熱元件EPS在溫度高于600操作0 ℃，從若干假設(shè)起源：
-整個(gè)電爐引起的網(wǎng)絡(luò)容量損失^ ?矗立在以熱的形式的加熱元件，和電源電壓?連續(xù)：
; （2.5）- 加熱器長度l不變，橫截面S恒定，當(dāng)爐子在給定溫度模式下運(yùn)行時(shí)，電阻率r 不變，則其電阻為
：（2.6）-專用于加熱器的能量是從所述加熱器的表面?zhèn)魉偷漠a(chǎn)品和磚石爐輻射?F ?。加熱器的表面功率：
。（2.7）為了確定加熱器的尺寸，有必要找出其幾何和電氣參數(shù)之間的關(guān)系。對(duì)于直徑為d的圓形加熱器（線，桿等），這些關(guān)系由等式描述
：（2.8）
; （2.9）
，（2.10）其中M是加熱器的質(zhì)量;
r n是加熱器材料的密度。
如果加熱器由矩形截面與側(cè)面的帶材制成一個(gè)和一個(gè)，從而使一個(gè) = 一個(gè) · 米，然后
; （2.11）
; （2.12）
（2.13）在方程（2.8），（2.9），（2.11），（2.12）中使用W作為允許的比表面功率，我們找到加熱器質(zhì)量的極限最小值。
一旦找到方程（2.8）或（2.11）d或井，有必要從材料可用各種各樣拾取導(dǎo)線或帶。為此，請(qǐng)選擇最近的大尺寸。接下來，考慮到加熱器的特定選定幾何參數(shù)，有必要重復(fù)比表面功率的計(jì)算。
加熱元件的幾何尺寸的計(jì)算可用于比較使用一個(gè)或另一個(gè)加熱器系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性。例如，您可以通過計(jì)算加熱器系統(tǒng)的幾個(gè)選項(xiàng)來比較材料的資本成本; 可以比較用于接通加熱器的各種電路的有效性，改變各相的電壓和電阻; 您可以選擇加熱器在爐子工作區(qū)域的最佳位置，找到加熱器長度和橫截面的最佳比例; 可以選擇電參數(shù)以達(dá)到給定厚度的加熱器（給定壽命）等
。2.9。
DM加熱器的允許比表面功率對(duì)爐溫的依賴性：
^ - 持續(xù)監(jiān)管; 2 - 帶繼電器控制。
確定加熱器的大致使用壽命。
在運(yùn)行過程中，加熱器“老化”，即改變其電氣參數(shù)，最終導(dǎo)致需要更換它們。例如，對(duì)于由鉻 - 鎳合金制成的加熱器，在它們?cè)谘趸瘹夥罩胁僮髌陂g，氧化層的厚度增加并且導(dǎo)電部分的面積減小。如果我們在時(shí)間上使氧化速率v ok恒定，則對(duì)于圓形加熱器
，（2.14）其中n是氧化層的橫截面積與加熱器的初始橫截面積之比;
t - 加熱器運(yùn)行時(shí)間。
矩形橫截面的膠帶：
。（2.15）某些合金的氧化速率v ok如圖2所示。2.10。
加熱器的建議預(yù)期壽命接收期間，加熱器部分氧化的原面積的20％，即。E.當(dāng)?shù)扔诜?wù)工作時(shí)間?在等式（2.14）和（2.15）達(dá)到0.2。基于這種條件下，加熱器壽命噸到等于：
-用于圓形加熱器：
; （2.16）-對(duì)于帶式加熱器：
。（2.17）
圖。2.10。
各種合金的氧化速度對(duì)加熱器溫度的依賴性：
1 - X15H60; 2 - X25H20; 3 - X15H60-H; 4 - X20H80TZA;
5 - X20H80T; 6 - X20H80; 7 - Х20Н80-í
由鐵鋁合金制成的加熱器的使用壽命取決于其組成中鋁濃度的降低。合金的最終狀態(tài)是鋁濃度降至1％時(shí)。為了確定噸與使用等式這些加熱器
（2.18），其中噸C1 -具有直徑為1毫米的加熱器的使用壽命。
對(duì)于矩形加熱器，d表示等效直徑d e等于：，
（2.19）其中
是加熱器的橫截面積; 
- 加熱器橫截面的周長。在圖中 2.11顯示了許多鐵 - 鉻 - 鋁合金的t c1值。
如果已知這些環(huán)境中的氧化速率，腐蝕，化學(xué)成分的變化和加熱器材料的電特性，則可以通過相同的原理計(jì)算在各種環(huán)境中操作的加熱器的使用壽命。許多金屬合金在含碳介質(zhì)中的腐蝕速率在[4]中給出; W，Mo，Nb和Ta在不同溫度下在真空中的蒸發(fā)速率也可以在那里找到。
二硅化鉬加熱器的使用壽命通常可達(dá)10000小時(shí)，可連續(xù)控制，定期運(yùn)行，由于熱應(yīng)力和SiO 2保護(hù)膜部分剝離，使用壽命縮短。金剛砂加熱器的使用壽命為500至2000小時(shí)，其使用壽命取決于溫度，操作方式和氣氛。因此，例如，加熱器的溫度越高，其“老化”的速率越大，連續(xù)操作時(shí)的使用壽命遠(yuǎn)高于周期性操作，在還原氣氛中工作會(huì)降低加熱器的壽命。
從公式（2.16） - （2.18）可以看出，加熱器的使用壽命越長，其直徑或厚度越大。還應(yīng)注意，具有大橫截面的加熱器的操作受制造它的合金中的缺陷的影響較小。
圖。2.11。直徑1毫米的線加熱器的使用壽命
，取決于各種鐵 - 鉻 - 鋁合金的溫度：
1 - Х23Ю5; 2 - Х23Ю5Т; 3 - Х27Ю5Т
在選擇加熱器材料及其橫截面時(shí)，它們通常面向工作條件，在此條件下其使用壽命約等于10,000小時(shí)。
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計(jì)算EPS加熱器的程序由任務(wù)的性質(zhì)決定：源數(shù)據(jù)和計(jì)算目的。考慮許多可能的選擇：
1。如果在計(jì)算加熱器之前，進(jìn)行爐子的熱計(jì)算，則設(shè)計(jì)者知道加熱器N的功率和它將位于的表面區(qū)域。在這種情況下，通常已知電源電壓，這使得可以選擇用于接通加熱器的電路，因此，加熱器U上的電壓是已知的。
在這種情況下，加熱器的計(jì)算從確定可允許的比表面功率W d開始。在該計(jì)算期間，選擇加熱器材料及其設(shè)計(jì)以在爐中提供必要的操作溫度。然后確定加熱器的電氣參數(shù)，找到其幾何尺寸，從行業(yè)提供的產(chǎn)品范圍中選擇特定尺寸。在計(jì)算結(jié)束時(shí)，檢查將加熱器放入爐中的可能性及其使用壽命。
使用此計(jì)算方案，建議計(jì)算加熱器材料及其設(shè)計(jì)的幾種可能選項(xiàng)，并選擇最佳選項(xiàng)（出于經(jīng)濟(jì)或易用性的原因）。
如果比表面功率太高（高于允許值），導(dǎo)致加熱器溫度過高，那么通常它們會(huì)切換到工作溫度較高的材料或使用爐內(nèi)工作空間的自由表面來容納更多F n更大的加熱器。如果作為計(jì)算的結(jié)果，所選擇的加熱器不能放置在給定表面上或者如果太大，則建議切換到允許增加比表面功率的材料。通常可以通過從線加熱器切換到帶式加熱器來解決這種困難。
2.在某些情況下，計(jì)算以相反的順序進(jìn)行：選擇加熱器的材料和質(zhì)量，然后最大比功率大致由所選材料和部分推薦的溫度決定。根據(jù)已知的爐子功率和計(jì)算出的W d確定加熱器放置所需的表面積，然后設(shè)計(jì)爐子的工作空間及其隔熱。
3.在比功率低的爐子中，加熱器的選擇不受爐子工作空間表面積的顯著影響。在這種情況下，為了計(jì)算加熱器，您可以設(shè)置加熱器的經(jīng)濟(jì)可行的使用壽命（例如，1年或等于爐子的折舊期）和最有利的電氣參數(shù)。
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