电热元件的设计和选用

电热元件的设计和选用目前我国在中温电阻炉中大量应用Fe-Cr-AI系合金0Cr25AI5，在1970年我国研制成功了高温级电热合金0Cr21AI6Nb和超高温级电热合金0Cr27AI7Mo2，以上3种合金加入微量元素RE、Ti等，以提高合金的使用温度和使用寿命，在高温电阻炉中使用效果良好，已纳入国家标准GB／T1234-1995高电阻电热合金中推广使用。高温Fe-Cr-Al合金电阻丝在1000-1300℃高温电阻炉中应用的经验(包括保护气氛或低真空电阻炉)。特别是在电热体高温工作时其表面负荷预选的传热学分析与计算中推荐较低的表面黑度值e=0．41，而不是相当多资料包括近期出版的或较权威经典的手册所推荐的e=0．8。而且在电热体几何形状和安装形式上建议采用遮蔽系数ψ最小的弓字形电阻丝作垂直挂式安装，而不是传统的螺旋电阻丝形式(其ψ约为前者的两倍)，使高温电阻炉电热元件使用寿命提高，尤其在一些两三班工作制的工厂实际应用中获得了较好的经济效益和技术效益，从而逐步取代因电阻炉需经常维修甚至更换电阻丝而被迫仍使用对环境污染大、工人劳动条件恶劣和装炉量小的高温盐浴炉。电热元件表面负荷的确定表面负荷是指电热元件(电热体)单位表面积的负荷功率，它是影响电热体使用寿命的关键指标。如表面负荷小，则消耗材料多，且难以布置，更甚者在一些布置紧凑情况下，电热体特别是螺旋状电阻丝因相距很近之间很难散热造成相邻电阻丝温度明显超过其设计最高温度，加之高温时易变形，严重时容易造成相邻电阻丝局部相距非常近，而炉气杂质炭黑等在长期工作时或多或少粘附在其间而造成电阻丝圈间局部短路。电阻丝即在此熔断而迫使停炉维修，这是行内屡见不鲜的情况，也是高温电阻炉正常使用周期短的一个重要原因。另一方面如表面负荷大，则会增加电热体与工件之间的温差，电热体经常处于接近甚至短时间超过其设计最高工作温度，对大型高温电阻炉，推荐采用遮蔽作用最小的波形电阻丝，以垂直悬挂式结构安装。结论与讨论(1)电热元件采用国产的耐温较高并且价廉的0Cr25A、0Cr21AI6Nb、0Cr27Al7Mo2等电热合金，来代替价格较贵的进口高温电热合金，符合我国国情，并有较大的经济效益。(2)电热元件采用1400℃的0Cr27AI7Mo2合金，可代替硅碳棒电热体，使用寿命长，功率稳定，并可省去专用电炉变压器，适用于工作温度1250℃以下的工业电炉，并可短时间使用至1300℃。(3)对Fe-Cr—AI合金电热体的预选计算w时，电热体的表面黑度￡宜取0．4～0．5，而不是取传统推荐的0．8，这样理论计算出来的w。与经验值相接近，说明本计算合理。但是Fe-Cr—AI合金的黑度￡1较低，这是其缺点。故近几年来，我国推广在Fe-Cr—AI电热元件表面涂覆高黑度红外涂料，其￡达0．9以上。这样可加强辐射传热，提高热效率而省电；同时使加热元件本身的温度降得稍低些，从而延长其使用寿命。(4)电阻丝采用弓字形代替螺旋形，取消搁丝砖，改用挂钩式，遮蔽最少，有利于电热体对工件的辐射传热，其使用寿命长达数千小时以上。此外，弓字形结构的w值比螺旋形的大一倍，且不易损坏，故能节约电热体材料。