高溫電爐加熱元件硅碳棒選用的計算方法
高溫電爐加熱元件硅碳棒選用的計算方法
l、選用硅碳棒電熱元件，必須保證元件的發(fā)熱部長度不大于爐膛的寬度。
2、在選用硅碳棒電熱元件時應(yīng)考慮硅碳棒的使用溫度和環(huán)境氣氛等因素，應(yīng)為其選擇合理的表面負荷。建議使用硅碳棒表面負荷密度的1/2數(shù)值的表面功率（W/ cm2）
硅碳棒表面負荷密度的計算：
硅碳棒表面負荷密度是指棒的發(fā)熱部單位表面在使用中承擔的電功率，既：表面負荷密度?=額定功率/發(fā)熱部表面積?。在爐溫相同的條件下，棒的單位表面負荷密度大，則棒的使用壽命就短，故切忌超負荷使用。負荷密度與爐膛溫度、棒體表面溫度有如下關(guān)系：
?
?
?式中：Et-硅碳棒棒體表面溫度℃ Ft-爐膛溫度℃
?正確選用表面負荷密度是合理使用硅碳棒，延長棒體壽命的重要途徑。
?圖表示硅碳棒在表面為額定使用溫度時，不同爐溫下棒體所允許的最大表面負荷密;
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硅碳棒發(fā)熱部表面溫度 |
???????? 爐膛溫度℃ |
???????????? 允許最大負荷w/cm2 |
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1450℃ |
1000 |
31 |
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1100 |
24 |
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1200 |
21 |
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1250 |
18 |
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1300 |
14 |
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1350 |
10 |
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1400 |
6 |
3、硅碳棒規(guī)格及支數(shù)的計算：
?? 硅碳棒規(guī)格的選擇應(yīng)注意滿足電爐結(jié)構(gòu)尺寸，爐用功率和爐膛溫度及溫場分布等方面的要求，用時注意有利于外部接線和功率調(diào)節(jié)。
?? 硅碳棒需用支數(shù)用下列算法計算得出：
（1）規(guī)格確定后，每支硅碳棒承荷功率數(shù)為：
? ????P1=F×W(瓦)???????????? F—每棒發(fā)熱部表面積(c㎡)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? w—在計算爐溫下發(fā)熱部允許的負荷密度(w／c㎡)
（2） 需要支數(shù)：N=P/P1? ? ? ? ? ? ?P—爐用功率(瓦千)
（3） 串聯(lián)支數(shù)：N=U/u? ? ? ? ? ? ? ?U—串聯(lián)支路端電壓(伏) ??u—每支棒承受的電壓(伏)
（4） 每支棒承受的電壓：u=? ? ? ? Ｒ—單支棒的標稱電阻值（Ω）。??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
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硅碳棒聯(lián)接方法及功率計算?
1、供電設(shè)備最好選用調(diào)壓范圍較大可平穩(wěn)連續(xù)調(diào)壓的設(shè)備，如磁性調(diào)壓器，可控硅交直流調(diào)壓器等。如選用有級調(diào)壓變壓器，也應(yīng)選取用電壓級差小，調(diào)壓檔數(shù)多的變壓器。硅碳棒元件的聯(lián)結(jié)方式可串可并，以并聯(lián)使用? 為優(yōu)。串聯(lián)使用時，支路串聯(lián)支數(shù)不宜多于3支。
2、如果硅碳棒阻值不同，串聯(lián)時電阻高的硅碳棒負荷較集中，易導(dǎo)致某一根硅碳棒的電阻快速增加，壽命變短。硅碳棒一般是串、并聯(lián)接線結(jié)合使用。建議采用2根串聯(lián)為一組后多組并聯(lián)。特別當爐內(nèi)溫度超過1350℃時必須并聯(lián)。三相接線時建議使用開放三角形接線。
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硅碳棒的安裝使用?
1、 硅碳棒在打開包裝前先仔細觀察一下整批硅碳棒的電阻值范圍，盡可能將最相近的電阻值裝置在相同一相上，這樣能使爐溫更均勻。、
2、因硅碳棒硬而脆的材質(zhì)特征，故在搬運驗收安裝中要輕拿輕放， 當硅碳棒穿過爐壁兩側(cè)（或上下）孔后，應(yīng)能自由旋轉(zhuǎn)360度，嚴防強制安裝與敲打，裝硅碳棒前可用與硅碳棒直徑相同的鐵管試裝。
3、.爐壁兩側(cè)的安裝孔一般為硅碳棒元件冷端部直徑的1.5倍，且兩孔同心，孔與孔之間距離不小于元件直徑的3倍。元件安裝后，應(yīng)能自如轉(zhuǎn)動，元件端頭之間接線應(yīng)以軟線鏈接，元件與壁爐，被燒物的距離不小于元件直徑的2倍。
4、新建成或久未使用的窯爐在使用之前，應(yīng)先采用其他熱源或已老化的元件烘干窯爐， 新電爐在升溫過程
中應(yīng)慢慢加功率，讓硅碳棒表面發(fā)熱溫度與爐膛溫度相差盡可能為最小值，不至于升溫過快使硅碳棒在工作中瞬間超負荷工作，嚴重的時候硅碳棒會出現(xiàn)發(fā)熱部龜裂現(xiàn)象導(dǎo)致硅碳棒的損壞。（如果硅碳棒的阻值匹配一致，使用情況會好一點。如硅碳棒的阻值相差較大時，硅碳棒的發(fā)熱部會很快龜裂現(xiàn)象而損壞。）
5、為防止硅碳棒電熱元件與爐壁結(jié)構(gòu)耐火材料互相影響，各個硅碳棒的管腳均用陶瓷纖維套管絕緣，陶瓷纖維套管不但起著電氣絕緣的作用而且還起到固定硅碳棒的作用。
6、選用硅碳棒電熱元件必須配備調(diào)壓變壓器或者可控硅調(diào)壓器。在使用過程中硅碳棒會慢慢老化、阻值逐步增長，為保持爐溫正常，當電壓調(diào)節(jié)到所用變壓器最高限界仍無法知足要求時，可停爐調(diào)整硅碳棒的接線方式再繼續(xù)采用。如以前是串聯(lián)可改成并聯(lián)，以前是Y型接法可改成三角形接法，可根據(jù)控制器情況改變。
7、 硅碳棒在使用過程中不能只看電流或電壓，因硅碳棒在使用過程中會慢慢老化電阻值會慢慢變大（使電壓會慢慢變高，電流會慢慢變小），只要輸入整體功率不變，發(fā)熱溫度是恒定的。
8、 硅碳棒在使用一段時間后如出現(xiàn)硅碳棒損壞，不能換上新硅碳棒，可以將以前用舊的硅碳棒裝上，因硅碳棒在使用一段時間后電阻增長比較大，而新硅碳棒電阻小，如單支換上新硅碳棒會出現(xiàn)新硅碳棒表面溫度與老硅碳棒表面溫度差異較大的現(xiàn)象，如新?lián)Q硅碳棒離熱電偶較近會造成儀表溫度和爐膛實際溫度的差異，而影響燒菜產(chǎn)品的質(zhì)量。離測溫點遠可能會造成單支硅碳棒超負荷運行，導(dǎo)致單支硅碳棒表面溫度過高使硅碳棒發(fā)熱部產(chǎn)生不規(guī)則裂紋并彎曲斷裂。所以可選擇用舊的硅碳棒裝上，以達到硅碳棒電阻相近。如沒有舊硅碳棒應(yīng)將每相硅碳棒卸下全部換成新硅碳棒，換下舊的硅碳棒做好使用標記可以在以后使用中單支更換。
9、硅碳棒在存放過程中，要注意防潮。如發(fā)現(xiàn)棒端噴鋁處變質(zhì)潮解，經(jīng)表面處理后可重新噴鋁，如無噴鋁條件，可在棒噴鋁段纏裹幾層鋁箔再用。
硅碳棒與環(huán)境氣氛
1. 硅碳棒的抗氧化性
硅碳棒在空氣中使用到800℃時開始氧化，溫度達到1000-1300℃時，發(fā)熱部表面生成一層二氧化硅保護膜1300℃時結(jié)晶出方石英，在1500℃時，保護膜達到一定的厚度，從而使硅碳有機化學的氧化速度變的極為緩慢，趨于穩(wěn)定，如果繼續(xù)升溫至1627℃以上時，則保護膜受到破壞，氧化速度顯著增加，造成硅碳棒過早損壞。
2. 堿和堿性金屬氧化物對硅碳棒和影響
在1300℃左右，堿和堿性金屬氧化物與碳化硅發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鹽，稱為堿化學侵蝕，會明顯影響硅碳棒發(fā)熱的紅熱程度。
3.干燥空氣的影響：硅碳棒能在高溫(1600℃)、干燥的空氣中長期使用，電阻緩慢增加。氧氣(O2)與SiC在高溫時發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化硅(SiO2)。由于硅碳棒表面形成了一層SiO2保護膜，因此硅碳棒具有很強的抗氧化性。
4.水蒸氣的影響：水蒸氣(H2O)在1100℃時與SiC發(fā)生強烈化學反應(yīng)，生成Si、SiO2和C。硅碳棒表面出現(xiàn)裂紋，電阻增長速度很快。
5.氮氣(N2)的影響：當硅碳棒表面溫度達到1400℃時，N2就與SiC發(fā)生反應(yīng)，生成氮化硅，使硅碳棒的電阻值顯著增長。
6.氫氣(H2)的影響：在1250℃時，H2與SiC發(fā)生反應(yīng)，生成甲烷(CH4),破壞SiC發(fā)熱體。
7.氨氣(NH3)的影響：NH3在高溫時可分解成成N2和H2。故使用溫度應(yīng)控制在1250℃以下。
8.二氧化硫(SO2)的影響：SO2在1300℃與SiC反應(yīng)，故使用溫度應(yīng)控制在1300℃以下。
9.氯氣(Cl2)的影響：Cl2在600℃時就會與SiC發(fā)生反應(yīng)，在1200℃時，Cl2會把硅碳棒完全分解。
10.在玻璃行業(yè)料道內(nèi)含有大量硫、鈉、硼等氧化物，高溫會與SiC起強烈反應(yīng)，幾天之內(nèi)就會使硅碳棒棒體膨脹而損壞。? ? ? ? ?
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