 |
Всю продукцию вы можете купить со склада и на заказ. Контакты
здесь
Карбидкремниевые нагревательные элементы (КЭН)
 |
Карбидкремниевые нагревательные элементы (КЭН) - это неметаллические нагревательные элементы, изготовленные из карбида кремния, используемого в качестве основного сырья. У этих элементов есть свои специфические характеристики, как низкий коэффициент распространения, стабильный химический состав, длительный срок службы, они мало деформируются, легко устанавливаются и обслуживаются. Карбидкремниевые нагревательные элементы (КЭНы) обычно используются для печей при температуре от 600 °С до 1700 °С. Они могут быть использованы непосредственно в воздушной атмосфере без какой-либо защитной оболочки. КЭНы обширно используются в сфере металлургии, керамики, стеклоиндустрии, машиностроении, аналитических тестах, полупроводниках, науке, исследованиях и т.п. |
|
|
Срок службы карбидокремниевых нагревательных элементов
| Применение | Тип печи | Режим работы | Рабочая температура в °C | Атмосфера | Срок службы в часах |
| Обжиг керамики | туннельная печь | постоянно | 1350 - 1400 | воздух | 7 000 - 9 000 |
| Агломерат тех.керамики | камерная печь | с перерывами | 1250 - 1380 | воздух или азот | 8 000 - 12 000 |
| Агломерат тех.керамики | туннельная печь | постоянно | 1100 - 1250 | Содержание свинца в воздухе | 4 000 - 6 000 |
| Горячая обработка металла | камерная печь | с перерывами | 850 - 1150 | воздух | 16 000 - 20 000 |
| Горячая обработка металла | туннельная печь | постоянно | 1000 - 1200 | эксогаз, 20% H2 max | 8 000 - 12 000 |
| Производство стекла | специальная камерная печь | постоянно | 1350 | пары щелочи | 1 000 - 1 500 |
| Производство флоат-стекл | туннельная печь | постоянно | 800 - 1200 | N2/H2 A | 35 000 - 70 000 |
| Тепловая обработка алюминия | миксеры, плавильн. котлы | постоянно | 800 | воздух с щелочью | 7 000 - 14 000 |
Стержневые (трубообразные, трубчатые) карбидокремниевые нагреватели - аналог КЭН ВП, КЭНБ
Улучшенное соотношение холодной и горячей зон
Стержневые (трубообразные, трубчатые) карбидокремниевые нагреватели - это карбидо-кремниевый нагревательный элемент, выполненный в виде стержня или трубки в зависимости от диаметра. В таких элементах есть центральный нагревательный отдел, называемый зоной нагрева, и два отдела на концах - холодные зоны.
Есть два подтипа стержневых КЭНов:
Тип 1- холодные зоны наполнены металлическим кремнием (обозначается
как "цельный")
Тип 2 - холодные зоны - низкого сопротивления, припаянные к зоне
нагрева (обозначается как "трехсоставной"). Такие холодные концы низкого сопротивления
заставляют использовать эти нагреватели при более низкой температуре. Концы
элементов металлизируются алюминием, устанавливая контактную область более низкого
сопротивления, к которой подводятся электрические соединения, выполненные в
косичковой алюминиевой обмотке.
Отличное
быстродействие обеспечивается высокой плотностью этого типа нагревателей, ок.
24 г/см3. Это увеличивает срок службы элементов и делает их более крепкими.
Могут производиться любой длины вплоть до 130 дюймов (3300мм). Максимальная длина зоны обогрева - 2500мм (98 дюймов).
В воздушной или инертной аргоновой или гелиевой атмосфере "цельный" элемент будет работать при контрольных температурах печи, доходящих до 1700°C (3100°F); трехсоставной элемент - до 1425°C (2600°F). В восстановительной среде максимальная рабочая температура - 1370°C (2500°F). На карбиде кремния есть защитное покрытие из диоксида кремния. Водород истончает эту оболочку и элемент работает хуже. Срок службы так же уменьшает очень сухой и очень мокрый водород.
Использование в азотной среде ограничивается температурой 1370°C (2500°F) и 20-30 ваттами на квадратный дюйм (3.1-4.6 ватт на см2) нагрузки на ед. поверхности. Слишком высокая температура на поверхности вызовет реакцию нитрида кремния. Термоизолирующий слой вокруг элемента вызывает очень высокие температуры на поверхности, что повреждает элементы.
Карбидо-кремниевый
элемент - это тип линейного нагревателя, превращающий электрическую энергию
в тепловую (по з-ну Джоуля).
Зона нагрева элемента - это самосклеивающийся карбидо-кремний. Решетчатая структура или связи, удерживающие частицы карбидо-кремния вместе образуются при рекристаллизации карбидо-кремния при очень высоких температурах. Элементы производятся из зеленого карбидо-кремния, считающегося отличным электронным типом полупроводников.
Элементы нельзя размещать ближе, чем на два диаметра таких элементов др.к др. или ближе, чем на 1.5 диаметра к стене или другого отражающего тела. Если элемент не имеет возможности равномерно рассеивать энергию по всем направлениям, это может привести к местному перегреву и возможной поломке.
|
Диметр мм |
Общая длина мм |
Сопротивление при температуре 1071 °С Ом/мм |
|
10
|
660
|
0,013720
|
|
11
|
915
|
0,010090
|
|
13
|
1090
|
0,007730
|
|
16
|
1250
|
0,004970
|
|
19
|
1575
|
0,003410
|
|
25
|
1900
|
0,001970
|
|
32
|
2210
|
0,001340
|
|
35
|
2290
|
0,001060
|
|
38
|
2340
|
0,000920
|
|
44
|
2670
|
0,000650
|
|
54
|
3300
|
0,000590
|
Гантелеобразные (гантелевидные) карбидо-кремниевые элементы - аналог КЭН АП
Гантелеобразные
нагреватели состоят из средней нагреваемой зоны и двух холодных концов с различными
диаметрами. Холодные концы размещают в изолирующую зону / стенки печи, чтобы
обеспечить электрическое подключение снаружи. Кроме того, изнутри наружу температура
сильно снижается. Нагреваемая зона - это участок, в котором электрическая энергия
преобразуется в тепло.
Карбидо-кремниевые нагреватели могут быть установлены как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Однако обычно гантелеобразные элементы устанавливают горизонтально. Таким образом, они могут служить для нагрева стенок, крышек или дна. Преимуществом карбидо-кремниевых нагревателей является то, что они являются свободнолежащими на больших расстояниях без дополнительных промежуточных опор.
|
Диаметр (мм)
|
Общая длина максимально (мм)
|
Рабочая зона максимально (мм)
|
R при 1071 градусах Цельсия Сопротивление нагреваемой зоны Ом/мм |
Сопротивление холодной зоны Ом/мм
|
|
8/14
|
559
|
305
|
0,021570
|
0, 000380
|
|
12/18
|
787
|
610
|
0,013720
|
0,000160
|
|
14/22
|
1295
|
610
|
0,007730
|
0,000120
|
|
18/28
|
1498
|
813
|
0,003400
|
0,000080
|
|
25/38
|
1803
|
914
|
0,001970
|
0,000040
|
|
30/45
|
2286
|
1219
|
0,001340
|
0,000030
|
Спиральные карбидокремниевые элементы с двумя выводами
Спиральные элементы сделаны из высокоплотного реакционносвязанного карбидокремния. Спиральная часть зоны нагрева уменьшает область поперечного сечения, что обеспечивает баланс электрического сопротивления, позволяющий держать концы холодными, а зону нагрева - горячей. Для обеспечения контакта с поверхностью низкого сопротивления концы металлизируются алюминием. Электрические соединения делаются с плоскими алюминиевыми косичками и зажимов с пружинками.
Тип 1 - для более высоких температур
Тип 2 - для ограниченных космических сред
Тип 2 похож на Тип 1, но здесь тонкая стенка, и внутренний диаметр раскрыт
с одного конца на другой. Тонкая конструкция стенки делает такой тип элементов
пригодным для использования в трубчатых печах.
При 2.7 г/см3 такой элемент высокой плотности, низкой пористости пригоден для использования в тяжелых внешних условиях. Высокая плотность не позволяет внутренней решетчатой конструкции окисляться.
В воздушной или инертной аргоновой или гелиевой атмосфере Тип 1 и Тип 2 типы могут работать при температуре печи до 1650°C (3000°F). В восстановительной среде максимальная рабочая температура 1371°C (2500°F).
Спиральные карбидо-кремниевые можно использовать прямо на линии (постоянное напряжение) при температурах до 1370°C (2500°F). Для компенсации недостаточности мощности со временем старения элементов, или повышения из сопротивления, в печь изначально закладывается на 25 - 50% больше мощности. Такой способ делает ненужным применение дорогого оборудования для изменения напряжения и показал себя хорошо во многих сферах. Не рекомендуется, когда требуется температурный контроль в точных процессах.
В процессе использования у элементов постепенно нарастает сопротивление, что является следствием следующего:
Нет
никаких ограничений по установке элементов, хотя обычной является горизонтальная
или вертикальная позиция. Однако, особенно внимательным при установке нужно
избегать установки слишком плотно и жестко. Должна быть определенная свобода,
чтобы дать печи и элементу расширяться и сжиматься независимо.
При установке элементов вертикально их нужно поддерживать снизу электрически изолированной подпоркой. При расположении элементов нужно центрировать их зоны нагрева в печи так, чтобы никакая часть зоны нагрева при расширении не попадала на стенку печи. Там, где наружу выходит нагреватель, на каждой внутренней стенке печи можно расположить выемку (коническую или вида усеченного конуса) глубиной 13мм. Это позволит зоне нагрева излучать правильно и поможет поддержать однородную температуру в печи.
Тип 1
|
Диметр мм |
Общая длина мм |
Обогреваема длина мм |
Сопротивление при температуре 1071 °С Ом/мм |
|
10
|
762
|
250
|
0,001730
|
|
13
|
787
|
305
|
0,001920
|
|
16
|
864
|
355
|
0,001290
|
|
19
|
1067
|
555
|
0,000970
|
|
22
|
1270
|
660
|
0,000770
|
|
25
|
1549
|
760
|
0,000580
|
|
32
|
1803
|
1015
|
0,000380
|
|
35
|
1803
|
1015
|
0,000220
|
|
38
|
1803
|
1015
|
0,000250
|
|
45
|
2007
|
1220
|
0,000220
|
|
54
|
2159
|
1320
|
0,000160
|
|
70
|
2362
|
1525
|
0,000110
|
Тип 2
|
Диметр мм |
Общая длина мм |
Обогреваема длина мм |
Сопротивление при температуре 1071 °С Ом/мм |
|
45
|
991
|
610
|
0,00034
|
|
50
|
991
|
610
|
0,00034
|
|
55
|
991
|
610
|
0,00034
|
|
62
|
991
|
610
|
0,00034
|
|
75
|
991
|
610
|
0,00034
|
Спиральные карбидокремниевые элементы с односторонним выводом
Сделанные из высокоплотного реакционно-связанного карбидо-кремния тип 1 - это трубка, электрические соединения у которой расположены на одном конце. Зона нагрева образована разрезом двойной спиральной области, что уменьшает область сечения, через которую идет поток, что создает большую сопротивляемость по сравнению с холодным концом. Холодный конец образуется разрезом двух продольных частей по длине трубки. Элемент поставляется с керамическим горлышком, присоединенного к обоим концам холодных зон. Холодный конец элемента примерно с расстояния 2-х дюймов покрывается из распылителя алюминием и закрепляется огнем.
U- и W-образные карбидо-кремниевые нагревательные элементы
Могут работать при температурах печи до 2600°F(1425°C). Ограничения по температуре связаны с холодной зоной элемента. Если необходимо использовать температуры выше 2600°F(1425°C), холодные концы нужно защитить от полных температур печи.
Максимальную рабочую температуру нужно снижать и в условиях невоздушных применений. Только аргон и гелий можно использовать без снижения максимальных рабочих температур. Восстанавливающие среды - водород или разложившийся аммиак особенно с низкой точкой росы удаляют защитный оксид кремния, который естественным образом образуется на карбидо-кремнии. В таких средах контрольная температуры не может превышать 1370°C (2500°F).
Применение в азотной среде ограничено температурой 1370°C (2500°F) и 20-30 ватт на квадратный дюйм (3.1 - 4.6 ватт на квадратный сантиметр) максимум нагрузки в ваттах. Слишком высокая температура вызовет реакцию нитрида кремния.
Размещение карбидокремниевых нагревателей в печи или другом оборудовании
X = 2 диаметра нагревателя минимум, 1.5 диаметра нагревателя как абсолютный минимум; требует уменьшенной нагрузки на поверхность нагревателя
Z = S / 1.41 от минимальной статической нагрузки
Z = S / 1.73 от минимальной подвижной нагрузки
S = 2 диаметра нагревателя минимум
X = расстояние от средней линии нагревателя до любой другой отражающей поверхности, например, огнеупорной стенки или продукта
Z = расстояние от средней линии нагревателя до подвижной или статичной нагрузки
S = расстояние от средней линии нагревателя до средней линии соседнего нагревателя
Расчётные формулы на карбидокремниевые нагреватели
Стержневые карбидокремниевый нагреватель диам. 25 х 400 х 1200 мм,
R = 0,87 Ом +10% при температуре 1070 °С
1. Как рассчитать мощность нагревателя:
N = D * L * П * W
N - мощность нагревателя, Вт
D - диаметр рабочей зоны нагревателя, см
L - длина рабочей зоны нагревателя, см
П - число Пи = 3,14
W - сред. удельная мощность (Вт/см2), определяется по графику (рис. 2)
Итак,
N = 2,5 * 40 * 3,14 * 6 = 1884 Вт
Округляем до 1900 Вт.
График зависимости темперетуры от удельной мощности
2. Как рассчитать напряжение, при котором будут эксплуатироваться нагреватели.
Зная мощность и сопротивление по закону Ома находим напряжение:
N= U2/R, отсюда находим U = корень квадратный из N*R
Следует заметить, что при расчёте мощности, сопротивление мы выбирали при температуре 1400 °С, а дано R = 0,87 Ом +10% при температуре 1070 °С, из графика видно, что сопротивление при температуре 1400 °С, выше на 20%, таким образом: R = 1,04 Ом
U = корень квадратный из 1900*1,04 = 44,45 В
Округляем до 45 В.
График зависимости темперетуры от сопротивления в %
Закон Ома для участка электрической цепи имеет вид:
U = R*I, или I = U/R где:
U - напряжение или разность потенциалов, В
I - сила тока, А
R - сопротивление, Ом
I = 45/1,04 = 43 А
Следует обратить внимание на то, что со временем эксплуатации сопротивление карбидокремниевых нагревателей увеличивается в 2-3 раза, Поэтому всегда при работе с данным видом нагревателей необходимо иметь запас по напряжению, а следовательно и по мощности.
Трансформаторы тока с плавным регулированием мощности (ЛАТРы)
| Тип автотрансформатора | ||||
| Однофазный трансформатор тока | от 0,5 кВт до 20 к Вт |
220 В |
0...+40 °C |
|
| Трехфазный трансформатор тока |
 |
 |
Электропечи на базе КЭНов и щиты управления с тиристорным регулятором мощности для электропечей сопротивления
Предлагаем:
- подбор регулятора-измерителя температуры для измерения и автоматического регулирования температуры электропечи;
- проектирование и изготовление щита управления с тиристорным регулятором мощности для электропечей сопротивления;
- проектирование и изготовление электропечи на базе карбидкремниевых нагревательных элементов.
| Изготовление сушильной электропечи с выкатным подом |
 |
| Щит управления электропечью (внешний вид) |
 |
| Щит управления электропечью. Монтаж |
 |
| Тиристорный регулятор мощности |
 |
Оформить запрос на каталог продукции, задать вопрос нашим специалистам или оформить заказ Вы можете по электронной почте или связавшись с нами по многоканальному телефону (факсу):
+7 (495) 661 01 39
Мы с удовольствием ответим на все Ваши вопросы!
Если Вы отправили ваш запрос через сайт или по электронной почте и в течение одной недели не получили от нас ответ, к сожалению, Ваш запрос не был доставлен (например, удален спам-фильтром). Пожалуйста, повторите Ваш запрос или свяжитесь с нами по телефону (факсу).
Также Вы можете обсудить Ваши вопросы с нашими специалистами на форуме.
Спасибо!
