Le applicazioni domestiche sono ad esempio la cottura, il riscaldamento di fluidi, l'asciugatura, la stiratura, il riscaldamento di ambienti e usi speciali come il riscaldodi letti, acquari, saune, saldatori e sverniciatori. Tipiche applicazioni industriali sono il trattamento termico, l'indurimento e l'essiccazione di inchiostri, vernici e lacche. Nei veicoli, i sedili, i motori e gli specchietti retrovisori sono spesso riscaldati elettricamente.

Bash test of alloys.L'apparecchio e l'elemento riscaldante devono soddisfare i requisiti di prestazioni, costo della materia prima e di produzione, oltre che di vita e sicurezza.

I requisiti possono essere in contrasto tra loro. Una lunga durata e un elevato grado di sicurezza implicano una bassa temperatura del filo, che si traduce in un lungo tempo di riscaldamento e spesso anche in costi elevati relativi alle materie prime. Gli apparecchi domestici di riscaldo non devono arrecare danni alle persone o alle cose. Le specifiche di sicurezza per ciascun mercato possono influenzare il design dell'apparecchio e dell'elemento e limitarne la temperatura.

La durata di un elemento ben progettato dipende dalla realizzazione e dal tipo di filo utilizzato. I nostri fili FeCrAl e NiCr(Fe) hanno eccellenti proprietà ad alta temperatura e garantiscono la migliore durata possibile. Va tenuto presente che la durata di un filo aumenta con il diametro del filo e con la diminuzione della temperatura di lavoro.

TEMPERATURA DEL FILO

Life test of 4 mm wire.Per gli elementi incassati e supportati, la temperatura del filo dipende dal carico superficiale del filo e dell'elemento. Per i tipi di elementi sospesi, nella maggior parte dei casi non è possibile definire il carico superficiale dell'elemento. Oltre al carico superficiale, la temperatura ambiente, le condizioni di dissipazione del calore e la presenza e la posizione di altri elementi influenzeranno la temperatura del filo e quindi anche la scelta del carico superficiale del filo e del carico superficiale dell'elemento.

CARICO SUPERFICIALE

Quando si calcola un elemento, la tensione e la potenza sono normalmente noti. Il carico superficiale per l'elemento riscaldante indica il valore di potenza diviso per la superficie attiva del filo che compone l'elemento. Di solito nelle tabelle richiamate viene elencata una gamma di carichi superficiali e non una singola cifra. La scelta all'interno della gamma dipende dai requisiti dell'elemento. Dipende anche dalla tensione di alimentazione, dalla potenza e dalle dimensioni disponibili. Alta tensione e bassa potenza danno come risultato un filo sottile, che alla stessa temperatura ha una vita più breve rispetto a un filo con diametro maggiore che richiederà quindi un basso carico superficiale.

La superficie del filo viene quindi trovata come rapporto tra la potenza e il carico superficiale del filo.

SUPERFICIE E RESISTENZA

Dopo aver calcolato la resistenza a freddo, si trova il rapporto tra la superficie e la resistenza. Questo rapporto è elencato per tutti i tipi e dimensioni del filo nel manuale per 'Leghe resistive e sistemi di riscaldo per forni industriali', e la corretta dimensione del filo può quindi essere facilmente ricavata da queste tabelle.

PARAMETRI DELLA SPIRALE

Il rapporto tra spirale e diametro del filo (D/d) deve essere calcolato per verificare che la spirale possa essere realizzata facilmente. Il rapporto raccomandato (D/d) deve essere compreso tra 5 e 12. Nel caso di elementi supportati, questo rapporto deve essere confrontato con la curva di deformazione a pagina 17. Quando la lunghezza e il diametro della spirale sono noti, il passo della spirale (s) può essere stimato con la formula [17] riportata in Appendice. Il passo della spirale (s) è normalmente 2-4 volte il diametro del filo (d). Per i riscaldatori a tubi di quarzo viene normalmente utilizzato un passo più piccolo. Le spirali preossidate realizzate nelle leghe FeCrAl Kanthal® che vengono montate in questi elementi possono essere utilizzate anche con passo stretto.

Per un filo diritto su tubo ceramico filettata e per molti elementi del tipo sospeso la lunghezza del filo è fissa. Si può quindi calcolare la resistenza al metro e ricavare la sezione del filo dalle tabelle del manuale "'Leghe resistive e sistemi di riscaldo per forni industriali". Se nel caso di una piattina ciò si traduce in un carico superficiale troppo elevato , è possibile scegliere una piattina più larga e più sottile ma con la stessa area di sezione trasversale.

RESISTENZE CORAZZATE

Glowing coil inside tubular heating elements.Il calcolo di una resistenza corazzata è più complicato poiché la resistenza si riduce tra il 10 e il 30% a causa della compressione dell'elemento. Per questi elementi, il carico superficiale del tubo viene preventivamente determinato in base all'uso dell'elemento. Il carico superficiale del filo è normalmente da 2 a 4 volte maggiore. Dopo aver calcolato il valore di resistenza in base alla potenza e alla tensione, è necessario aumentarla dal 10 al 30% per ottenere la resistenza dopo l'avvolgimento. La superficie del filo si ridurrà dal 2 al 7% quando l'elemento è stato ridotto. Siccome la lunghezza del tubo viene aumentata con la compressione data dalla laminazione, la superficie del tubo rimane spesso inalterata.

Calcoli di progettazione per elementi riscaldanti: esempi (PDF document, 103 kB)