Материалы для электрических нагревателей и требования, предъявляемые к ним

Нагревательное резистивное тело, наиболее ответственный элемент электрического нагревателя, от которого зависит надежность и долговечность его работы в заданном технологическом режиме. Поэтому к материалам для нагревательных элементов предъявляются особые требования, основанные на следующих: достаточные жаростойкость и жаропрочность (не должны окислятся и терять механических свойств при высоких температурах); большое удельное электрическое сопротивление (должны обеспечивать возможность включения на сетевое напряжение при небольшой длине нагревателя) и малый температурный коэффициент сопротивления (должны незначительно изменять сопротивление при изменении температуры); стабильность размеров и электрических свойств.

В зависимости от температурного режима и технологических условий нагреваемой среды для изготовления электрических нагревателей используют металлические и неметаллические материалы. Для низкои средне-температурных установок широко применяют специальные сплавы: хромоникелевые и железохромоникелевые. Наиболее распространены нихромы. В низкотемпературных установках (до 620 К) электрические нагреватели выполняют из дешевого и доступного материала — углеродистой стали. Неметаллические нагреватели используют нагреватели используют в высокотемпературных установок. В ЭТУ с рабочей температурой до 1570 К применяют стержневые цилиндрические нагреватели из карборунда, а с температурой до 1870 К — из дисилицида молибдена. В высокотемпературных вакуумных печах с температурой нагрева до 3270 К используют графитовые нагреватели в виде стержней, трубок, пластин и другой формы.

Электрические нагреватели из карборунда, дисилицида и графита обладают высоким сопротивлением и переменными температурным коэффициентом сопротивления. Питание на эти нагреватели подается от понижающего трансформаторов с регулируемым вторичным напряжением.

В качестве электроизоляционного наполнителя ТЭНов используется периклаз (плавленый оксид магния, который получают в дуговых электропечах, плавкой магнийсодержащих веществ). К данному наполнителю предъявляются следующие требования:

• — низкая удельная электропроводимость;
• — высокая электрическая прочность;
• — химическая нейтральность;
• — достаточно высокий коэффициент теплопроводности;
• — низкая влагопоглащаемость;
• — достаточная сыпучесть.

В качестве оболочек ТЭНов используют тонкостенные металлические трубы (латунные, алюминиевые, стальные) Латунь — до 250 C;

Алюминий — до 350 C;

Углеродистая сталь — до 450 C;

Нержавеющая сталь — до 750 C;

Основным требованием предъявляемым к оболочке является механическая прочность, для защиты нагревательного элемента от механических повреждений.

Для повышения долговечности нагревателей применяют защитные покрытия (хромоникелевые и др.). Такие покрытия увеличивают ресурс нагревателей в несколько раз при работе в водных растворах.

Для герметизации ТЭНов применяют:

• — кремнийорганические лаки и эмали;
• — эпоксидные герметики;
• — битумную мастику;