идз / ИДЗ 3 Довгаль 5а25

Рассчитать и сконструировать нагревательный элемент для бытового прибора (электроплита, паяльник, фен). Выбрать материал для нагревательного элемента, рассчитать необходимые параметры (диаметр проволоки не должен быть больше 2,5мм, если получится больше – предложить пути уменьшения диаметра). Написать техническое задание для работника. Задано: мощность нагревательного элемента; рабочее напряжение; рабочая температура нагревательного элемента; допустимая плотность тока через нагревательный элемент

Таблица 1 – исходные данные

Р, кВт	Uр, В	t, 0С	j, А/мм^2
23	380	380	2.7

Решение:

Решение:

Паяльник – это устройство, которое преобразует электрическую энергию в тепловую и передает тепло в зону пайки. Встроенный внутри нагревательный элемент накаляет рабочую часть – жало, при этом температура нагрева может достигать 450–500 °С. При воздействии на обрабатываемую поверхность раскаленный наконечник расплавляет припой, а он уже – соединяемые детали. При застывании расплавленной субстанции происходит их фиксация

Рисунок 1 – Элементы устройства паяльника

Стержневой конец паяльника, представляет собой рабочую часть инструмента с клиновидной формой на конце. Это и называют жалом паяльного прибора

Стержень из меди нагревается спиралью из нихрома до температуры плавления припоя. Благодаря высокой теплопроводности меди, нагревательный элемент передает тепло к жалу прибора

1. Ток, протекающий через нагревательный элемент:

2. Минимальная площадь сечения нагревательного элемента:

где j − допустимая плотность тока через нагревательный элемент А/мм2;

3. Необходимая площадь сечения с учетом коэффициента запаса по мощности:

где Кз = 1,2 ÷ 2,5 – коэффициент запаса по мощности;

4. Диаметр проволоки для нагревательного элемента:

Диаметр проволоки получился больше 2,5 мм, следовательно, нужно предложить путь уменьшения диаметра

Делим площадь сечения на количество проволок

4. Диаметр проволоки для нагревательного элемента

5. Активное сопротивление проводника нагревательного элемента:

В качестве нагревательного элемента для паяльника используем нихром Х20Н80

Нихром Х20Н80 – это сплав, который состоит из 75-80%никеля (Ni) и20-23% хрома (Cr), а также небольших долей кремния (Si), марганца (Mn), железа (Fe), алюминия (Al) и других элементов. Это один из наиболее популярных и универсальных нихромовых сплавов, который используется в электротермии для создания разнообразных нагревательных устройств и элементов. Сплав обладает высоким электросопротивлением и жаростойкостью, а также хорошей пластичностью, что облегчает процесс навивки спиралей

Нихром Х20Н80 применяется для изготовления различных электрических нагревательных приборов, таких как печи, сушилки, обогреватели, стило для выжигания и т.д. Сплав также используется для изготовления элементов сопротивления, реостатов, резисторов и других электротехнических устройств

Таблица 2 – Справочные данные сплава НихромХ20Н80

Удельное сопротивление при рабочей температуре нагревательного элемента:

где − удельное объемное сопротивление стали при = 20 ℃, Ом∙ м;

− температурный коэффициент удельного сопротивления, К−1;

7. Длина проволоки для нагревательного элемента:

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на изготовление паяльного инструмента

1. Заказчик: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, пр. Ленина, д. 30. Исполнитель определяется по результатам торгов

2. Исходные данные: Нагревательный элемент в виде спиралевидной проволоки из сплава Нихром Х20Н80 длинной l = 43.4 м, диаметром d = 1.9 мм, площадью поперечного сечения S = 26.9 , температура нагрева t = 500℃

3. Требование заказчика:

Подрядчик должен иметь лицензию на право проведения изготовительных работ.

Все работы должны выполняться в соответствии с нормативными требованиями.

Гарантийный срок на выполнение работы не менее 1 месяца

Срок выполнения работы: ноябрь 2024 г. По окончании изготовления представить отчетную документацию, оформленную в соответствие с нормативными документами

Все поставляемое оборудование должно иметь сертификат качества и паспорта.

Список литературы

1. Справочник по электротехническим материалам под редакцией Ю. В. Корицкого, В.В.Пасынкова, Б. М.Тареева. – Т. 3. – изд., перераб. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. от-ние ,1988. – 728 с.