Корзина
Нет отзывов, добавить
Контакты
ТОВ "ВТП СМІТ"
+380 показать номер
+380 показать номер
Анатолій Федорович
УкраинаЧерниговская областьЧерниговул. Шевченка 2414013
Карта

Аморфний метал

Ленточные аморфные металлические нагреватели. Теория и эксперимент. 1. Введение Широко используемые в современной практике металлы и сплавы имеют кристаллическую структуру, характеризующуюся наличием дальнего порядка в расположении атомов и молекул. Вместе с тем аморфные металлические сплавы(металлические стекла) находят все большее применение в электротехнике, системах безопасности,медицине и т.д. Их получают методом быстрой закалки из расплава(скорость охлаждения достигает 106 0С в секунду). При таких гигантских скоростях охлаждения расплав не успевает кристаллизоваться и его структура напоминает замороженную жидкость. Аморфная структура характеризуется отсутствием дальнего порядка в расположении атомов, что предопределяет уникальные электрические , магнитные и механические свойства.
Pис.1 Аморфная структура Рис.2 Кристаллическая структура
Наиболее известно применение аморфных материалов в электротехнике в качестве магнитопроводов. 2. Типичные свойства •Твердость – 68 единиц по Роквеллу(10 ед. по Виккерсу) •Модуль Юнга – 17000 кг/мм2 •Модуль сдвига – 14000 кг/мм2 •Коеффициент Пуассона – 0.3 •Температурный коеффициент расширения – 4.3*10-5 1/К •Плотность – 7800 кг/м3 •Теплопроводность – 10-20 Вт/м*К •Удельная теплоемкось – 500-600 Дж/кг*К •Температурный коеффициент сопротивления – близок к 0 •Прочность на разрыв - 200-250 кг/мм2 •Удельное электрическое сопротивление – 1-5*10-6 Ом*м •Температура кристаллизации – 250 – 6000С 3. Почему ленточный нагреватель лучше чем проволочный? Мощность передаваемая нагревателем в окружающую среду определяется формулой: Р = h*S*(Th –Tamb), где P- мощность. h – коеффициент теплообмена между нагревателем и средой, S – площадь поверхности нагревателя .Th – температура нагревателя, Tamb – температура окружающей среды. Одну и ту же мощность можно получить при малой площади поверхности и высоком перепаде температур и наоборот. 4. Сравнение температуры проволоки и ленты при одинаковой мощности нагревателя
Как видно из таблицы температура проволочного нагревателя намного выше температуры ленточного при одной и той же мощности(данные в таблице относятся к ленте и проволоке,нагреваемых в спокойном воздухе). 5. Почему аморфная металлическая лента хороший низко температурный нагревательный элемент? •Удельное электрическое сопротивление больше 10-6 Ом*м •Высокая коррозионная стойкость к влаге •Высокая прочность и гибкость •Высокая теплопередающая поверхность, обусловленная большой шириной ленты(до 100 мм) •Малое время достижения стационарного состояния из-за малой толщины ленты(20-30) микрон. •Рабочая температура 4000С •Более высокий к.п.д использования электрической энергии Ограничительными факторами являются: 1. Температура кристаллизации в твердом сотоянии выше которой происходит переход в кристаллическое состояние и резко падает удельное электросопротивление 2. Температура охрупчивания материала ,при которой резко ухудшаются механические характеристики материала вплоть до его разрушения 6. Тепловой расчет Включает : •Рачет мощности нагревателя •Pасчет температуры нагревателя Выбор изоляции •Конструирование нагревательного элемента •Тестирование нагревательного элемента согласно существующим стандартам 7. Расчет нагревательного мата Расчет электрического сопротивления: R = V2/P где V – напряжение, Р – мощность Конструирование сопротивления: R = p*L/A где p удельное электросопротивление, L – длина, А –площадь поперечного сечения ленты 8. Конструкция обогреваемого пола 1- керамическая плитка 2 – клей 3- нагревательный элемент стяжка цементная –4 5 – теплоизолятор 6 – бетонная основа 9. Оценка температуры нагревателя P = S*(Th – Tamb)/r где Р – мощность, S – площадь поверхности нагревателя, Th – температура нагревателя, Tamb – температура окружающей среды, r – термическое сопротивление теплообмена r = d1 / k1 + d2 / k2 +1/h где k – теплопроводность слоя, d ― толщина слоя, h – коеффициент теплопередачи 9. Сравнение температур кабеля и ленты при обогреве паркетных полов Толщина паркета 14 мм Плотность паркета 585 кг/мм3 Теплопроводность паркета 0.27 Вт/м0С Теплоемкость паркета 2212 Дж /кг0С Плотность теплового потока 120 Вт/м2 Коеффициент заполнения 0.3 (лента) 0.02(кабель) Температура пола 230С Температура нагревателя 280С (лента) 920С (кабель ) 10. Нагрев и охлаждение паркетного пола 11. Нагрев пола в вагоне(линолеум) Мощность 400 Ватт/м2 12. Электромагнитные поля генерируемые нагревательными системами СТН на аморфных металлических лентах. Общее описание Магнитное поле генерируемое двумя различными нагревательными матами было измерено прибором для измерения магнитного поля , Модель 412, Lake Shore Company,USA. Прибор позволяет измерять среднее магнитное поле с точностью 0.1 мкТ (микро тесла) с площади 5 см2. Магнитное поле было измерено на расстоянии 1 см перпендикулярно горизантальной плоскости мата. Расстояние 1 см было выбрано как минимальное от нагревательного мата до поверхности пола (например, установка под паркет). Магнитное поле измерялось с шагом 1 см в горизонтальном направлении над поверхностъю мата. Результаты 1. Параметры нагревательного мата 1: Ширина ленты : 7 мм Электрический ток: 0.61 А Напряжение: 230 В Мощность: 140 Ватт Таблица 1 Расстояние от мата, мм Измеренное значение магн. поля , мкТ
Минимум Максимум
10.0 0.3 2.0
2. Нагревательный мат 2 Ширина ленты : 25 мм Электрический ток: 2.1 А Напряжение: 230 В Мощность: 483 Ватт Таблица 2 Расстояние от мата, мм Измеренное значение магн. поля , мкТ
Минимум Максимум
10.0 1.0 12
Электрическое поле Уровень электрического поля был рассчитан на основе уравнений Максвелла, используя измеренные значения магнитных полей. Согласно уравнению Максвелла: (єє0)1/2E = (μμ0)1/2 H, (1), где є диэлектрическая проницаемость среды, є0 диэлектрическая проницаемость вакуума, μ магнитная проницаемость среды, μ0 магнитная проницаемость вакуума, Е,Н напряженности электрического и магнитного полей соответственно. Для воздуха є и μ равны 1. Таким образом уравнение (1) можно представить в виде: E = (1/є0 μ0)1/2 B (2), где В магнитное поле. Было использовано известное соотношение B = μ0 H. Константы є0 и μ0 равны 8.85*10-12 и1.257*10-6 соответственно. Расчеты Е по формуле (2) с использованием измеренных значений В представлены в Таблицах 3-4. Таблица 3 Нагревательный мат 1 Расстояние от мата, мм Электрическое поле ,В⁄м , макс/мин Магнитное поле.мкТ макс/мин Евростандарт, Е(В⁄м) /В(мкТ)
10 600/90 2/0.3 5000/100
Таблица 4 Нагревательный мат 2 Расстояние от мата, мм Электрическое поле ,В⁄м , макс/мин Магнитное поле.мкТ макс/мин Евростандарт, Е(В⁄м) /В(мкТ)
10 3600/300 12/1 5000/100
Выводы 1. Магнитное поле генерируемое нагревательными системами СТН очень мало в обоих случаях. На расстоянии 10 мм от мата оно составляет приблизительно треть от величины магнитного полля земли( 42 мкТ ). На расстояниях больше чем 1 см магнитное поле от мата пренебрежимо мало. 2. Среднее электрическое поле на расстоянии 10 мм намного меньше рекомендуемого Европейским стандартом ICRP значения 5000 В⁄м . Электрическое поле падает обратно пропорционально расстоянию от мата. Нагревательные системы СТН полностью безопасны в отношении создавемых ими электромагнитных полей.
Предыдущие статьи