As aplicações domésticas são, por exemplo, cozinhar, aquecer líquidos, secar, passar, aquecimento de ambientes e propósitos especiais como aquecimento de camas, aquários, saunas, ferros de soldar e decapantes. Aplicações industriais típicas são tratamento térmico, endurecimento e secagem de tintas, pinturas e lacas. Em veículos, bancos, motores e espelhos retrovisores são frequentemente aquecidos eletricamente.

Bash test of alloys.O aparelho e o elemento de aquecimento devem atender aos requisitos de desempenho, custo da matéria-prima e fabricação, vida útil e segurança.

Os requisitos podem ser opostos entre si. Uma longa vida útil e um alto grau de segurança significam uma baixa temperatura do fio, o que resulta em um longo tempo de aquecimento e, muitas vezes, também em altos custos de matéria-prima. Os aparelhos de aquecimento doméstico não devem causar danos a pessoas ou bens. As especificações de segurança de cada mercado podem influenciar a concepção do aparelho e do elemento e limitar a sua temperatura.

A vida útil de um elemento bem projetado depende da marca e do tipo de fio usado. Nossos fios de FeCrAl e NiCr(Fe) possuem excelentes propriedades em altas temperaturas e proporcionam a melhor vida útil possível. Deve-se ter em mente que a vida útil de um fio aumenta com o diâmetro do fio e com a diminuição da temperatura do fio.

TEMPERATURA DO FIO

Life test of 4 mm wire.Para tipos de elementos integrado e suportados, a temperatura do fio depende tanto do fio quanto da carga superficial do elemento. Para os tipos de elementos suspensos, a carga superficial do elemento na maioria dos casos não pode ser definida. Além da carga superficial, a temperatura ambiente, as condições de dissipação de calor e a presença e localização de outros elementos influenciarão a temperatura do fio e, portanto, também a escolha da carga superficial do fio e da carga superficial do elemento.

CARGA SUPERFICIAL

Ao calcular um elemento, a tensão e a classificação são normalmente conhecidas. A carga superficial para o elemento de aquecimento significa a classificação dividida pela área superficial do elemento do fio energizado. Normalmente, uma variedade de cargas superficiais e não um único valor, é listada nas tabelas mencionadas. A escolha dentro do intervalo depende dos requisitos do elemento. Também depende da tensão, classificação e dimensões disponíveis. Uma tensão alta e uma classificação baixa resultarão em um fio fino, que na mesma temperatura tem uma vida útil mais curta do que um fio grosso e, portanto, exigirá uma carga superficial de fio baixa.

A superfície do fio é então encontrada como a razão entre a classificação e a carga superficial do fio.

SUPERFÍCIE E RESISTÊNCIA

Depois de calculada a resistência no estado frio, encontra-se a relação entre a superfície e a resistência. Esta relação está listada para todos os tipos e dimensões de fio no manual “Ligas e sistemas de aquecimento por resistência para fornos industriais”, e o tamanho correto do fio pode, portanto, ser facilmente encontrado nessas tabelas.

PARÂMETROS DA BOBINA

A proporção entre a bobina e o diâmetro do fio (D/d) deve ser calculada para verificar se a bobina pode ser fabricada facilmente. A proporção recomendada (D/d) deve estar na faixa de 5–12. No caso de elementos apoiados, esta relação deve ser comparada com a curva de deformação da página 17. Quando o comprimento e o diâmetro da bobina são conhecidos, o(s) afastamento(s) da(s) bobina(s) pode(m) ser estimado(s) pela fórmula [17] no Apêndice. O(s) afastamento(s) da(s) bobina(s) é/são normalmente 2 a 4 vezes o diâmetro do fio (d). Para aquecedores de tubo de quartzo, um afastamento menor é normalmente usado. As bobinas pré-oxidadas feitas de Kanthal® FeCrAl em tais elementos podem ser usadas firmemente enroladas.

Para um fio reto em uma haste de cerâmica roscada e para muitos elementos do tipo suspenso, o comprimento do fio é fixo. A resistência por metro pode então ser calculada e o tamanho do fio encontrado nas tabelas do manual para 'Ligas de aquecimento por resistência e sistemas para fornos industriais'. Se isso resultar em uma carga superficial muito alta no caso de uma fita, uma fita mais larga e mais fina com a mesma seção transversal pode ser escolhida.

ELEMENTO TUBULAR REVESTIDO DE METAL

Glowing coil inside tubular heating elements.O cálculo de um elemento tubular revestido de metal é mais complicado, pois a resistência é reduzida de 10 a 30% como resultado da compressão do elemento. Para tais elementos, a carga superficial do tubo é determinada primeiro de acordo com o uso do elemento. A carga superficial do fio é normalmente 2 a 4 vezes maior. Depois de calcular a resistência de classificação e tensão, ela deve ser aumentada de 10 a 30% para obter a resistência após o enrolamento. A superfície do fio ficará 2 a 7% menor quando o elemento for reduzido. Como o comprimento do tubo é aumentado por compressão por laminação, a superfície do tubo geralmente permanece inalterada.

Cálculos do projeto para elementos de aquecimento: exemplos (PDF document, 103 kB)