Нихром относится к группе жаростойких металлических сплавов с высоким сопротивлением, состоящих преимущественно из никеля (Ni) и хрома (Cr) – https://www.tehsplav.ru/catalog/fehral_nihrom
Само название происходит от начальных букв химических элементов, составляющих основу материала. Впервые нихром был разработан немецкими инженерами компании Siemens & Halske в начале XX века, когда возникла необходимость найти металл, устойчивый к высоким температурам и сохраняющий стабильность характеристик.
Сегодня большинство марок нихрома содержит примерно 80% никеля и около 20% хрома, однако существуют вариации состава, включающие добавки железа (Fe), марганца (Mn), алюминия (Al) и кремния (Si), чтобы улучшить коррозионную стойкость, прочность и электропроводность.
Основные свойства нихрома: высокая температура плавления (~1400°C), высокая устойчивость к окислению и коррозии, стабильность электрического сопротивления при изменении температуры, малое тепловое расширение. Благодаря таким характеристикам, нихром идеально подходит для эксплуатации в экстремальных условиях.
Применение нихромовых нагревателей
Применение нихрома разнообразно и включает многие области промышленности и быта. Нихром стал незаменимым элементом многих отраслей промышленности благодаря своим исключительным физическим и механическим свойствам. Будущее этого материала связано с дальнейшим развитием новых композитных сплавов и расширением областей применения, что позволит увеличить эффективность производственных процессов.
Электротехника – изготовление нагревательных элементов: бытовые электроприборы: чайники, фены, обогреватели, духовки; лабораторные устройства: сушильные шкафы, печи для спекания глиняных и керамических изделий; промышленные установки: электрические котлы, индукционные системы отопления.
Химическая промышленность – производство химически-устойчивого оборудования, которое контактирует с агрессивными веществами: трубы и емкости для транспортировки кислот и щелочей; элементы реакторов и установок для синтеза полимеров.
Металлургия – применение в промышленных печах для закалки и отпуска металлов, спекания порошковых заготовок и иных высокотемпературных процессов.
Авиакосмическое строительство – детали самолетов и космических кораблей подвергаются значительным тепловым нагрузкам, поэтому там может быть использован нихром: части двигателя самолета; термозащитные покрытия; соединительные элементы для высоконагруженных узлов.
Медицина – инструменты с высокой устойчивостью к стерилизующим веществам и длительным сроком эксплуатации: хирургический инструмент; аппаратура для медицинского оборудования, используемая в лабораториях и клиниках.
Производство продукции из нихрома регулируется нормативными документами «ГОСТ 10994-74. Сплавы прецизионные. Марки» и «ГОСТ 12766.1-90. Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия», а также отдельными техническими условиями.
В печах для изготовления нагревательных элементов наиболее часто используют сплавы нихрома марок Х15Н60 и Х20Н80.
Использование нихромовой проволоки в хлебопекарных печах
В хлебопекарных печах нихромовая проволока используется в качестве нагревательных элементов, которые, зачастую, представляют собой спирали или зигзагообразные конструкции из нихромовой проволоки, расположенные внутри пекарной камеры.
При включении печи, электрический ток проходит через проволоку, заставляя ее нагреваться до заданной температуры. Тепло, выделяемое нагретой проволокой, затем распределяется в пекарной камере, создавая необходимые условия для выпечки хлеба.
Среди преимуществ использования нихромовой проволоки в хлебопекарных печах можно выделить равномерное распределение тепла по всей пекарной камере. Это критически важно для того, чтобы хлеб пропекался одинаково со всех сторон, без подгоревших или недопеченных участков.
Также можно отметить точный контроль температуры. Современные печи оснащены системами управления, которые позволяют точно регулировать температуру нагревательных элементов. Это дает пекарю возможность подбирать рациональный температурный режим для каждого вида хлебобулочного изделия, добиваясь наилучшего результата.
Нихром – очень прочный и износостойкий материал. Нагревательные элементы из нихромовой проволоки служат долгие годы, выдерживая интенсивную эксплуатацию в условиях высоких температур.
Быстрый нагрев до рабочей температуры сокращает время предварительного разогрева печи и ускоряет процесс выпечки. Также отметим безопасность: при правильной установке и эксплуатации, нихромовые нагревательные элементы безопасны для использования в печах.
Исследование и совершенствование оборудования с нихромовыми нагревателями
Хотя нихромовая проволока широко применяется в промышленности, существуют и некоторые нюансы, которые стоит учитывать. Например, толщина, длина проволоки, форма нагревательного элемента (спираль, зигзаг, сетка) подбираются инженерами исходя из конкретных требований к печи: мощности, объема камеры, желаемого распределения тепла. Также важно отметить, что для обеспечения максимальной эффективности и безопасности, нагревательные элементы из нихромовой проволоки часто интегрируются в специальные кожухи, которые предотвращают прямой контакт с нагреваемым продуктом и облегчают очистку печи.
При этом, несмотря на проверенную временем эффективность нихрома, исследуются новые сплавы и материалы, которые могли бы предложить еще большую энергоэффективность, долговечность или более точный контроль температуры. Современные технологии предлагают альтернативные нагревательные элементы, такие как карбид кремния, которые способны выдерживать еще более высокие температуры и имеют более длительный срок службы. Однако, на сегодняшний день нихромовая проволока остается наиболее рациональной к применению благодаря своему оптимальному сочетанию характеристик, доступности и надежности. Способность выдерживать экстремальные температуры, обеспечивать равномерный нагрев и долгий срок службы делает ее незаменимым компонентом в производстве множества изделий.
Отдельно можно выделить исследования конвективного теплообмена (как естественного, так и вынужденного) в печах, в зависимости от конфигурации нагревательного элемента в печи. Подобные исследования охватывают все возможные направления использования нихромовых проволок, в том числе в печах для нагрева металла, плавки, термостатирования, сушильных камерах, камерах для биологических продуктов. Направление включает анализ геометрии нагревателя, его расположение, оценку равномерности распределения потоков нагретого воздуха, подбор рациональных теплоизоляционных материалов.
Одним из перспективных направлений использования печей с нихромовой проволокой является изготовление керамических тепло- и массообменных насадок. Суть процесса заключается в послойной печати элементов из керамической или глиняной массы на специализированном трехмерном принтере. Печатаемый элемент проектируется специально под размеры аппарата, где он будет использоваться, с учетом всех технологических особенностей. Глина и керамика используются по причине их высокой стойкости в агрессивных средах – то есть такие насадки могут использоваться в аппаратах, работающих с кислотами. Трехмерная печать обусловлена возможностью получения элемента насадки сложной геометрии, использование других технологий для изготовления элемента существенно увеличила бы стоимость насадки.
В заключении отметим, что в настоящее время нихромовая проволока –ключевой компонент, обеспечивающий множество технологий, связанных с нагревом всевозможных материалов. А правильный подбор сплава и характеристик нагревателя из нихрома позволят обеспечить максимальную энергоэффективность Вашего производства.
Проконсультироваться о марках нихрома, Вы можете обратившись в наш отдел продаж:
+7 (495) 542-97-27
zakaz@tehsplav.ru
Текст статьи является авторским, размещён на сайте компании, не является рекламой.
Изображения к статье созданы при помощи нейросети Kandinsky