Гибкие ленточные нагреватели

позволяет получить нагреватели, отличающиеся широким диапазоном мощностей и длин.
Наличие токоведущих проводов обеспечивает возможность последовательного соединения нескольких нагревателей в общую нагревательную цепь мощностью до 5,5 кВт, длиной до 130 м. Техническая характеристика нагревателей следующая: удельная мощность 30—100 Вт/м; номинальная мощность 0,17—2,1 кВт; длина от 2,55 до 33,12 м; ширина 30 мм; толщина 3 мм; напряжение питающей сети 220 или 380 В.
Основные технические показатели нагревателей отражаются в условном обозначении, которое включает марку, мощность, номинальное напряжение, длину активной (нагревательной) части, исполнение по способу подключения к источнику питания.
ЭНГЛ-180    X /   X   X    X
—длина активной части, м
—вариант исполнения по способу
подключения к источнику питания (И или П)
—номинальное напряжение, В
—номинальная мощность, кВт
марка нагревателя
В качестве примера приведем запись условного обозначения нагревателя марки ЭНГЛ-180 мощностью 1,63 кВт с номинальным напряжением 220 В, исполнения П и длиной активной части 27,12 м: ЭНГЛ-180-1,63/220П27,12.
В настоящее время промышленностью освоено массовое производство нагревателей ЭНГЛ-180. Типоразмеры изготавливаемых нагревателей приведены в табл. 2. Нагреватели исполнения П с токоведущими проводами предназначены для последовательного соединения в нагревательную цепь, исполнения И без токоведущих проводов — для индивидуального присоединения к источнику питания.

Технические требования, предъявляемые к нагревателям ЭНГЛ-180
Отклонения габаритных размеров активной части нагревателей должны быть в следующих пределах:

длина, %.................................................
ширина по герметизирующей оболочке, мм
ширина по приливам, мм...................................
толщина, мм     .    .    .    .    .    .    .

.±0,5 -±0,25 .±0,5 .±0,15

Поверхность активной части нагревателей и коммутационных коробок не должна иметь порезов, трещин и включений, ухудшающих электрические характеристики. Электрическая изоляция нагревателей должна выдерживать испытания напряжением 1500 В по категории ЭИ-1 ГОСТ 16807—71. Сопротивление электрической изоляции в холодном состоянии должно быть не менее

1 МОм. Нагреватели должны выдерживать не менее четырех изгибов на угол 180° С вокруг цилиндра радиусом, равным пятикратной толщине активной части.
Каждый нагреватель должен иметь маркировку со следующими данными: а) товарный знак или название завода-изготовителя; б) условное обозначение; в) заводской номер; г) дата изготовления.

Таблица 2
Типоразмеры нагревателей ЭНГЛ-180

Гибкие нагреватели типа НТЛ

Нагреватели теплостойкие ленточные типа НТЛ предназначены для эксплуатации на трубопроводах и оборудовании, требующих нагрева в диапазоне от 400 до 600° С. Эксплуатация нагревателей предусматривается в условиях фиксированного монтажа под слоем теплоизоляции при температуре на нагревателе до 400 и 600° С в помещениях с относительной влажностью соответственно до 90 и 60%. Разработано два типа гибких нагревателей НТЛ:  НТЛ-400 — теплостойкий ленточный, предназначен-

2*

19

Рис. 6. Нагреватель теплостойкий НТЛ.
I — выводной  провод;  2— изоляция;  3 — металлорукав;  4 — гайка;  5 — корпус;  6 — нагревательная   жила;   7 — электроизоляционное   заполнение;   8 — нихромовая   проволока;   9 — стеклооплетка, пропитанная органосиликатным материалом; 10 — концевая заделка.
ный для работы при температурах до 400° С; НТЛ-600 — теплостойкий ленточный, предназначенный для работы при температурах до 600° С.
Нагреватели НТЛ-400 и НТЛ-600 (рис. 6) имеют одинаковую конструкцию и состоят из плетеной стеклоленты, пропитанной органосиликатным материалом, включающим в себя кремнийор-ганические и силикатные составляющие. В основе плетеной стеклоленты уложены нагревательные провода 6, представляющие собой нихромовые жилы, оплетенные и окрученные стеклонитью с пропиткой органосиликатным материалом. Соединение нагревательных проводов между собой и с низкотемпературными выводами / осуществляется пайкой твердыми припоями в концевых заделках 10. Нагреватели НТЛ-400 изготавливаются с применением алюмоборосиликатных стеклонитей, а нагреватели НТЛ-600 — из специальных стеклонитей, .сохраняющих высокие диэлектрические показатели при температурах до 600° С. Низкотемпературные выводы нагревателей должны изготавливаться из никелевой многопроволочной жилы, дважды обмотанной стеклонитью и покрытой кремнийорганической резиной для НТЛ-400, а для НТЛ-600 с пропиткой органосиликатным материалом.
Технические данные нагревателей типа НТЛ

Номинальное напряжение, В Удельная мощность, Вт/м Номинальная мощность, кВт
Длина, м..................................
Ширина, мм     ....
Толщина, мм        .    .
Масса, кг.................................

220/380 150—360 1,02—5,45 4,3—23,4
22 3,5 0,84—2,1

в холодном состоянии.....................................................          1,0
в рабочем состоянии...........................................     .    .            0,5
Нагревателям типа НТЛ по аналогии с нагревателями типаг ЭНГЛ-180 присвоено условное обозначение, содержащее следующие основные технические характеристики:
НТЛ-400                 X — X — X
----- длина активной части, м
номинальное напряжение, В
------------ удельная мощность, Вт/м
---------------------- '■--------------- марка
В качестве примера приведем условное обозначение нагревателя марки НТЛ-400 с номинальным напряжением 220 В, удельной мощностью 150 Вт/м, длиной активной части 13,52 м; НТЛ-400-220-150-13,52.
Технические требования, предъявляемые к нагревателям типа НТЛ
Отклонения габаритных размеров активной части нагревателей должны быть в следующих пределах:
длина, %'......................................................................... ±0,5
ширина, мм...................................................     .    .    .±1
толщина, мм..................................................................... ±0,15
Поверхность активной части нагревателей должна иметь равномерную пропитку жаростойким органосиликатным материалом без местных наплывов и подтеков.
Отклонение электрического сопротивления нагревательных проводов постоянному току должно быть в пределах ±3%. Сопротивление изоляции нагревателей НТЛ-400 должно быть не менее 1 МОм в холодном (при температуре окружающей среды 25±10°С и относительной влажности до 90%) и горячем состоянии (при температуре 400±10°С), Сопротивление изоляции нагревателей НТЛ-600 должно быть не менее 1 МОм в холодном (при температуре окружающей среды 25±10°С и относительной влажности до 60%) и горячем состоянии (при температуре 600± 10°С).
Нагреватели должны выдерживать испытательное напряжение 1500 В переменного тока частотой 50 Гц в течение 3 мин. Изоляция активной части нагревателей должна выдерживать не менее четырех изгибов па угол 180° вокруг цилиндра радиусом, равным десятикратной толщине активной части. Изоляция не должна иметь повреждений (трещин до проволоки, отслаивания, разрывов отдельных нитей). Пропитывающий материал не должен осыпаться.
Нагреватели должны быть устойчивы к воздействию пониженных темпе-
ратур до —60° С.                                                                                                             ,
Основные технические характеристики гибких нагревателей)
Качество гибкого нагревателя, его работоспособность и долговечность зависят от таких технических характеристик, как нагре-востойкость, морозостойкость, влагостойкость и т. д. Вследствие в холодном состоянии                                1,0
в рабочем состоянии...........................................     .    .            0,5
Нагревателям типа НТЛ по аналогии с нагревателями типаг ЭНГЛ-180 присвоено условное обозначение, содержащее следующие основные технические характеристики:
НТЛ-400                 X — X — X
----- длина активной части, м
номинальное напряжение, В
------------ удельная мощность, Вт/м
---------------------- '■--------------- марка
В качестве примера приведем условное обозначение нагревателя марки НТЛ-400 с номинальным напряжением 220 В, удельной мощностью 150 Вт/м, длиной активной части 13,52 м; НТЛ-400-220-150-13,52.
Технические требования, предъявляемые к нагревателям типа НТЛ
Отклонения габаритных размеров активной части нагревателей должны быть в следующих пределах:
длина, %'......................................................................... ±0,5
ширина, мм...................................................     .    .    .±1
толщина, мм..................................................................... ±0,15
Поверхность активной части нагревателей должна иметь равномерную пропитку жаростойким органосиликатным материалом без местных наплывов и подтеков.
Отклонение электрического сопротивления нагревательных проводов постоянному току должно быть в пределах ±3%. Сопротивление изоляции нагревателей НТЛ-400 должно быть не менее 1 МОм в холодном (при температуре окружающей среды 25±10°С и относительной влажности до 90%) и горячем состоянии (при температуре 400±10°С), Сопротивление изоляции нагревателей НТЛ-600 должно быть не менее 1 МОм в холодном (при температуре окружающей среды 25±10°С и относительной влажности до 60%) и горячем состоянии (при температуре 600± 10°С).
Нагреватели должны выдерживать испытательное напряжение 1500 В переменного тока частотой 50 Гц в течение 3 мин. Изоляция активной части нагревателей должна выдерживать не менее четырех изгибов па угол 180° вокруг цилиндра радиусом, равным десятикратной толщине активной части. Изоляция не должна иметь повреждений (трещин до проволоки, отслаивания, разрывов отдельных нитей). Пропитывающий материал не должен осыпаться.
Нагреватели должны быть устойчивы к воздействию пониженных темпе-
ратур до —60° С.

Основные технические характеристики гибких нагревателей

Качество гибкого нагревателя, его работоспособность и долговечность зависят от таких технических характеристик, как нагре-востойкость, морозостойкость, влагостойкость и т. д. Вследствие сохранять работоспособность при воздействии влаги. Количественно влагостойкость может быть оценена временем допустимой эксплуатации во влажной среде. Влагостойкость гибких нагревателей достигается применением наружных оболочек, не снижающих свои характеристики при воздействии влаги и не пропускающих влагу к нагревательным жилам, а также герметизацией коммутационных заделок и выводов.
В процессе эксплуатации гибкие нагреватели могут подвергаться воздействию различных химических реагентов. К ним относятся бензин, керосин, минеральные масла, кислоты, щелочи и различные агрессивные среды. Во многих случаях это воздействие приводит к снижению электрических и механических характеристик. Соприкосновение с бензином, маслом и другими средами может вызвать набухание и разложение изоляционных и защитных: покровов.
Под стойкостью гибких нагревателей к агрессивным средам: (химической стойкостью) понимают свойство сохранять работоспособность при воздействии бензина, керосина, масла и других агрессивных сред. Важной технической характеристикой в этом случае является маслобензостойкость.
Способность подвергаться изгибам при монтаже и эксплуатации без потери основных технических параметров характеризуется гибкостью нагревателя, которая оценивается усилием, необходимым для изгиба на определенный радиус. Чем меньше это усилие, тем легче изогнуть нагреватель и больше, следовательно, его гибкость. Величина, обратная гибкости, называется жесткостью.
Гибкие нагреватели в большинстве случаев предназначаются для эксплуатации в неподвижных условиях. Гибкость необходима в первую очередь в процессе сборки, монтажа, а также при демонтаже и перестановке на другое оборудование. Гибкость нагревателей достигается применением эластичных изоляционных и защитных материалов (резиновых или пластмассовых оболочек), многопроволочных токопроводящих и нагревательных жил, нескольких однопроволочных жил, заплетаемых в плоскую ленту.
Монтаж гибких нагревателей часто сопряжен с протаскиванием через различные монтажные отверстия и приспособления.. При этом поверхность нагревателей подвергается воздействию истирающих нагрузок. Истиранию подвергаются оболочки гибких нагревателей при микродвижениях в процессе нагрева и остывания, при намотке на трубопроводы и другие виды оборудования. Таким образом, стойкость к истиранию является важной эксплуатационной характеристикой гибких нагревателей.

Технология изготовления гибких ленточных нагревателей

При изготовлении нагревателей выполняется ряд технологических операций с нагревательными жилами и стеклонитью, характерных для кабельного производства. Это скрутка нагревательных жил для изготовления кабельных нагревателей, обмотка •стеклонитями нагревательных жил, оплетка, наложение герметизирующей оболочки.
Скрутка нагревательных проволок в многопроволочную жилу необходима для обеспечения гибкости и стойкости нагревательного кабеля при перегибах. Существуют две системы скрутки то-копроводящих проволочных жил — правильная (повивная) и шнуровая (пучковая). При правильной системе скрутки поверх одной или нескольких центровых проволок, скрученных вместе, накладывается еще один или несколько повивов. При шнуровой скрутке все проволоки скручиваются вместе в одну сторону.
При выборе конструкции жилы большое значение имеет коэффициент заполнения, т. е. отношение суммы сечений всех проволок, входящих в жилу, к площади круга, описанного вокруг скрученной жилы. В скрученной жиле все проволоки располагаются по винтовой линии. Расстояние, соответствующее одному полному обороту проволоки вокруг оси жилы, называется шагом скрутки. Для одной и той же конструкции жилы шаг характеризует степень крутизны, с которой производится скрутка. Шаг скрутки определяется по формуле
А = тсА.рХ2ас = тос#ср,                                       (3)
где Нс — шаг скрутки; Оср — средний диаметр наружного повива жилы; ас — угол скрутки. Коэффициент тс = п^ас называют коэффициентом скрутки или кратностью.
Электрическая изоляция металлических жил гибких нагревателей выполняется путем спиральной обмотки стеклонитями. Спиральная обмотка может производиться встык, с перекрытием и с зазором.
Оплетка, как и обмотка, является одной из основных операций при изготовлении гибких нагревателей. Оплетка представляет собой оболочку из стекловолокнистых материалов или проволок, образованную двумя группами прядей, нитей или проволок, накладываемых в разных направлениях и переплетаемых между собой в определенном порядке. Оплетка из проволок применяется в качестве защитного экрана, присоединяемого к системе заземления при монтаже нагревателей.
На основе перечисленных операций, а также специфичных для гибких нагревателей процессов в СКВ «Транснефтеавтоматика» разработана технология изготовления ленточных нагревателей типа ЭНГЛ и НТЛ, которая освоена в промышленном производстве заводом-изготовителем.
Технология изготовления нагревателей типа ЭНГЛ-180 складывается из следующих основных технологических операций: лен-топлетение; нанесение герметизирующей оболочки; установка наконечников; проверка и испытание готовых нагревателей. Нагреватели типа НТЛ изготавливаются по аналогичной технологии, но вместо нанесения герметизирующей оболочки производится пропитка органосиликатным составом.
Лентоплетение состоит из подготовительных операций и собственно лентоплетения. Цель подготовительных операций — намотка стеклонити и нагревательной проволоки на катушки. Плетение осуществляется на специальных лентоплетельных станках, типа ЛП-53 и ЛП-21. Нагревательные жилы для нагревателей: типа ЭНГЛВ-180 и НТЛ предварительно обматываются стеклонитью. Причем для нагревателей НТЛ нагревательная жила покрывается, а слои обмотки пропитываются органосиликатным составом.
Для придания влагостойкости и улучшения электрической изоляции плетеная заготовка покрывается герметизирующей оболочкой. В качестве герметизирующей оболочки используются крем-нийорганические резиновые смеси, которые наносятся на заготовку способом экструзии. На линии по нанесению кремнийорга-нической смеси плетеная заготовка подвергается следующим операциям: а) предварительному обжигу (7 = 360°С); б) прессованию (нанесению герметизирующей оболочки); в) термообработке герметизированной ленты в вулканизационных печах; г) водяному охлаждению; д) тальковке к наматыванию на приемное устройство.
Скорость протяжки ленты на линии до 0,15 м/с. Заключительная операция — термообработка герметизированной заготовки в печи при 120° С в течение 8 ч.
Герметизированную заготовку подвергают визуальному осмотру с целью выбраковки участков, не подлежащих ремонту. Если общая площадь повреждения герметизирующего покрытия не превышает 15 см2 на 10 м заготовки, повреждения подлежат ремонту заливкой компаундом КЛТ-30 в два-три слоя. Далее измеряют и нарезают необходимые длины заготовки. Развальцованную кремнийорганическую смесь толщиной 5—6 мм заготавливают по двум шаблонам (по две штуки каждого размера), нарезают заготовки медной трубки и заготовки изоляционной ленты. Нарезают две заготовки выводного низкотемпературного провода. Производят коммутацию и окрутку нагревательных жил с низкотемпературными выводами.
В прессформы закладывают разделанные концы герметизированной заготовки и заготовки кремнийорганической смеси. Пресс-формы закрывают, ставят в пресс, производят вулканизацию по технологическому режиму. Снимают прессформы, вынимают нагреватель и зачищают облой. Проверка внешнего вида осуществляется визуальным осмотром качества наконечников и целостности резинового покрытия.
Проверка геометрических размеров осуществляется универсальными измерительными инструментами (рулеткой, линейкой, толщиномером) по общеизвестной методике. Омическое сопротивление проверяется мостом постоянного тока не ниже 1 класса точности. Зачищенные выводы нагревательного элемента подсоединяются к клеммам моста, после чего плечи моста уравновешиваются и производится отсчет показаний. Отсчет производится с точностью до десятых долей ома.
Сопротивление электрической изоляции нагревателя контролируется мегомметром с испытательным напряжением 1000 В. Сопротивление электрической изоляции нагревателя ЭНГЛ-180 при нормальных атмосферных условиях должно быть не менее 1 МОм. Измерение выполняется между закороченными выводами нагревателя и металлическим цилиндром диаметром не менее 500 мм, на который виток к витку плотно намотан нагревательный элемент.
Испытание электрической. прочности нагревательного элемента проводится напряжением 1000 В от источника переменного тока с частотой 50 Гц, мощностью не менее 0,5 кВт. Электрическая изоляция нагревателя должна выдерживать в течение 1 мин воздействие напряжением 1000 В переменного тока с частотой 50 Гц.
Герметизирующее покрытие должно обеспечить герметичность нагревателя при нормальных атмосферных условиях.
Проверка осуществляется измерением сопротивления изоляции после пребывания электронагревателя в течение 24 ч в металлическом сосуде с 3%-ным раствором поваренной соли. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм.

Монтаж гибких ленточных нагревателей

Для монтажа нагревателей не требуется каких-либо конструктивных изменений и переделок трубопроводов и обогреваемого •оборудования. Перед началом монтажа необходимо выполнить •следующие подготовительные работы: тщательно изучить схему расположения нагревателей, указания по способу прокладки и инструкцию по монтажу; проверить исправность нагревателей; проверить исправность кабелей, коммутационной, пусковой и тер-морегулирующей аппаратуры; осмотреть трубопровод, очистить •его от грязи и ржавчины, опилить наплывы сварки, острые кромки и нанести термостойкое антикоррозионное покрытие, рабочая температура которого должна быть на 20—40° С выше рабочей температуры активной части нагревателя.
Основные способы установки гибких нагревателей приведены на рис. 7 и 8. Следует учесть, что спиральный способ обеспечивает более плотное прилегание нагревателя к поверхности трубопровода и используется на вертикальных участках трубопроводов, на трубопроводах диаметром менее 38 мм, на коротких трубопроводах, на которых требуется создание больших удельных мощностей подогрева. Спиральный способ установки не рекомендуется применять для монтажа гибких нагревателей с токоведу-щими проводами. При установке одна из концевых заделок гибкого нагревателя закрепляется на трубопроводе стеклолентой, после чего укладывается сам нагреватель с легким натяжением.

При линейной установке нагреватели подвязываются к трубопроводу с шагом не меньше 0,5 м. Особое внимание и аккуратность необходимо проявлять при монтаже нагревателей на фланцах, тройниках, запорно-регулирующей арматуре и т. д., где возможны выступы и острые кромки. Во избежание повреждения герметизирующего покрытия и местных перегревов на фланцах и других выступающих частях под нагреватель необходимо подложить алюминиевую ленту толщиной 0,2—1,0 мм и шириной 40— 80 мм (например, лента АД-0,25х50 ГОСТ 13726—78). У фланцев на расстоянии не более 40 мм нагреватель подвязывается стеклолентой. В'ажно, чтобы гибкие нагреватели по всей длине, включая и концевые заделки, были плотно прижаты к обогреваемой трубе.
При монтаже нагревателей не допускается:

1. продольная скрутка активной части;
2. укладка нагревателей внахлест или с пересечением;
3. перегибы активной части на 180° С.

После установки проверяют электрическое сопротивление изоляции нагревателей относительно трубопровода. Сопротивление должно быть не менее 1 МОм.
Соединение гибких "нагревателей между собой и присоединение к питающей сети должно выполняться в соответствии с требованиями   «Правил  устройства   электроустановок». Прокладка

Подпись: Рис. 8. Схема установки гибких нагревателей ЭНГЛ-180 и приборов управления на трубо¬проводах. а — нагревательная цепь, включающая ЭНГЛ-180, клеммную коробку и терморегулятор; б — спиральная намотка со стыковкой двух ЭНГЛ-180; в — линейная прокладка; г — обход фланца. / — клеммная коробка; 2 — терморегулятор; 3 — термобаллон термодатчика; 4 — металло-рукав; 5 — ввод электропитания; 6 — крепежная стеклолента; 7 — теплоизоляция; 8—под¬кладка из мягкого алюминия. низкотемпературных выводов нагревателей и питающих кабелей к коммутационным коробкам предпочтительна в металлорукавах или металлических трубах, что обеспечивает надежную механи-ческую защиту. По окончании монтажа пускорегулирующей ап-паратуры и подвода электрического питания производят пробное включение нагревателей и при положительных результатах начи-нают монтаж тепловой изоляции.

Расчет нагревательных жил и гибких нагревателей

Нагревательные жилы являются основными элементами гиб-ких нагревателей. Расчет мощности гибкого нагревателя — это, в сущности, расчет нагревательных жил с учетом их размеров, удельного сопротивления, схемы соединений и питающего напря-жения. К нагревательным жилам предъявляется ряд специфиче-ских требований, степень удовлетворения которых влияет на на-дежность и долговечность гибкого нагревателя. Основными требованиями являются:

1. жаростойкость — устойчивость к окислению при высоких температурах (окисление ведет к уменьшению поперечного сечения, увеличению сопротивления и постепенному разрушению);
2. жаропрочность — способность выдерживать механические нагрузки при высоких температурах;
3. постоянство электрических свойств (удельного электрического сопротивления);
4. постоянство размеров (некоторые сплавы с течением времени «растут», линейные размеры изменяются на 30—40%. что приводит к изменению мощности).

В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют так называемые двойные и тройные нихромы.. Двойные нихромы содержат около 20% хрома и 80% никеля (Х20Н80Н, Х20Н80Т) и являются наиболее высококачественными, но и наиболее дорогими сплавами для нагревательных сопротивлений. Тройные сплавы содержат 13—15% хрома, около 60% никеля, остальное—■ железо (Х15Н60Н). Помимо двойных и тройных сплавов применяются нихромы с пониженным содержанием дефицитного никеля и добавкой алюминия (например, Х15Н60ЮЗА), обладающие высокой жаростойкостью. В'замен нихромов могут использоваться железохромоалюминиевые сплавы, среди которых имеется фехраль (Х13Ю4), содержащий 13% хрома, 83% железа и 4% алюминия.
Нихромы обладают высокой жаростойкостью, которая обеспечивается поверхностной пленкой окиси хрома, имеющей более высокую жаростойкость, чем основной материал, и препятствующей окислению и разрушению глубинных слоев материала. Удельное электрическое сопротивление нихромов высокое [(1-г-1,2) • Ю-4 Ом • см], а температурный коэффициент сопротивления низок — в десятки раз меньше, чем у сталей.
Срок службы нагревательных жил зависит главным образом от рабочей температуры жил и общего времени эксплуатации. Старение и выход из строя нагревательных жил происходят в результате окисления поверхности и уменьшения их поперечного ■сечения. Интенсивность окисления возрастает с ростом рабочей температуры. Максимально допустимой температурой для нагревательных жил является такая, начиная с которой резко возрастают процессы окисления и разрушения поверхности жилы. Нагревательные жилы окисляются неравномерно. Наибольшая степень окисления наблюдается в местах инородных включений, механических повреждений, микротрещин. Местное увеличение сопротивления приводит к увеличению выделения теплоты и повышению температуры, что в свою очередь способствует дальнейшему разрушению металла окислением. Местные перегревы могут возникать в местах с ухудшенной теплоотдачей, например в креплениях. Срок службы по окислению при неизменной температуре прямо пропорционален сечению нагревательных жил.
Под сроком службы нагревательной жилы по окислению при заданной температуре понимается время работы (в часах), в течение которого сечение жилы уменьшается на заданное значение. Срок службы жилы тж, ч, при данной температуре определяется по формуле
*ж = Зок/^ою .                                                                                          (4)
где бок — толщина окисленного слоя в конце срока службы, мм; ьок — средняя скорость окисления проволоки из сплава, мм/ч. На рис. 9 приведены зависимости скорости окисления от температуры для ряда сплавов сопротивления {12]. Скорости окисления приняты постоянными во времени.
Нихромовые жилы в гибких нагревателях при работе нагреваются не выше 600° С. Как видно из графиков, скорость окисления при этих температурах приближается к нулю, что гарантирует практически неограниченную долговечность, даже при использовании нагревательных жил диаметром до 0,1 мм.
При расчете мощности следует учесть, что основными источниками теплоты в гибком нагревателе являются активные тепловые потери при прохождении переменного тока по нагревательным жилам. Дополнительные потери вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости при прохождении переменного тока по жилам вызывают также выделение некоторого количества теплоты. Удельная мощность активных потерь на 1 м длины гибкого многожильного нагревателя, Вт/м,
Руд = тжРЯ(,                                         (5)
где тт — число жил, шт.; / — сила тока, А; Яг — активное электрическое сопротивление токопроводящей жилы, Ом/м. Это сопротивление при    °С, определяется по формуле
/?, = /?2оП+а(*-20)],                                        (6)
где /?2о — активное сопротивление 1 м токопроводящей жилы при 20° С; а — температурный коэффициент сопротивления (ТКС).
Дополнительные потери при прохождении переменного тока в токопроводящих жилах определяются умножением активного

Сплавы:   / — XI560; Х20Н8073А; 4
2— Х23Н18 (ЭН-417); ■Х20Н80Т; 5 — Х20Н80.

3 —

сопротивления на коэффициент сь Измерения показывают, что при обычной частоте 50 Гц коэффициент а.\ достигает 1,01 лишь для жил с сечением не менее 185 мм2-Поэтому в расчетах для обычных нагревателей дополнительными потерями вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости пренебрегают и принимают во внимание только активное омическое сопротивление.

Мощность гибкого нагревателя, имеющего несколько нагревательных жил, в соответствии с законом Ома для электрической цепи зависит от длины гибкого нагревателя, его сечения, удельного омического сопротивления, каждой жилы, схемы соединения нагревательных жил и напряжения питающей сети. Для определения этих параметров находят сначала соотношения и величины для нагревательных жил круглого сечения, а затем и для самого гибкого нагревателя.
Сопротивление 1 м жилы, Ом, определяется по формуле.
^1М = Р/5Ж,                                             (7)
где д — удельное электрическое сопротивление, Ом • м/мм2; 5Ж — площадь поперечного сечения жилы, мм2.
Для нихромов, чаще всего используемых в гибких нагревателях, при площади поперечного сечения круглой жилы, равной шР/А (где й — диаметр жилы, мм), сопротивление г\ш находится приблизительно по формуле
г1М = Р-4/М2)~ 1,1-4/(3,14-Л2)» 1.4Л                     (8)
Сопротивление жилы длиной /
г = г1м/.                                             (9)
Мощность жилы, Вт, длиной I определяется по формуле
Р=У21г,                                                            (10)
где V — напряжение питающей сети, В.
Исходя из соотношений, принятых для нагревательных жил, формула для сопротивления гибкого ленточного нагревателя, в котором нагревательные жилы расположены параллельно в одной плоскости, будет иметь следующий вид:
#1м = М-1и/я,
где N — число групп жил, соединенных последовательно; п — число нагревательных жил в группе, соединенных параллельно. Сопротивление нагревателя длиной 1п, Ом,
/?=/?1«^н.                                                               (И)
Мощность нагревателя, имеющего сопротивление /?, Вт,
Р={/2/#.                                                             (12)
Так как
р_ р /              /у г'м / _ ЛГ - '.4-/н
ТО
Р=Ц*псР/(\,4- Мя).                                    (13)

Для /7 = 220 В /> = 34 600-'лйг/(Мн). Удельная мощность на 1 м ленточного нагревателя Ры = Р11л.
На основе выведенных соотношений сделана примерная расчетная табл. 3 и определены мощности для ленточного нагревателя, имеющего восемь параллельно расположенных нихромовых нагревательных жил диаметром 0,4 мм. Расчет сделан для трех схем соединения нагревательных жил. Сечение жил (при диаметре 0,4 мм) 5 = 0,125 мм2, удельное сопротивление г\ш= = 8,8 Ом/м.
Для упрощения и ускорения расчета зависимости мощности ленточного нагревателя от его длины для различных диаметров нагревательных жил и схем соединений может служить график, построенный на логарифмической сетке. На рис. 10 дан такой график для напряжения 220 В. По вертикальной оси графика отложены длина ленточного нагревателя в метрах и сопротивление в омах, по горизонтальной — мощность в ваттах. Ряд наклонных прямых — линии удельных мощностей, перпендикулярно к которым проложены линии для четырех схем соединений и двух диаметров нагревательных жил (й?=0,4 и 0,45 мм).
Пользуясь графиком, можно для любого заданного параметра ленточного нагревателя найти остальные параметры, подобрать