Millised on vilgukivi soojus- ja mehaanilised omadused kütteplaadi konstruktsiooni isolaatorina?

Paljude tööstuslike kütteplaatide sees on õhuke ketendav materjal, mis isoleerib aktiivse kütteelemendi maandatud metallkorpusest. See materjal on vilgukivi ja see on mõnes küttekehas oluline tänu oma ainulaadsele elektriisolatsiooni ja kõrge temperatuuri stabiilsuse kombinatsioonile. Teades vilgukivi termilisi ja mehaanilisi omadusi, saavad insenerid valida sobiva isolatsioonimaterjali lindisoojendite, ribasoojendite, kassettkütteseadmete ja plaatküttesüsteemide jaoks.

Mis on vilgukivi? Looduslikult esinev isolaator Vilgukivi on looduslikult esinevate silikaatmineraalide seeria, mis lagunevad õhukesteks, elastseteks läbipaistvateks lehtedeks. Kaks kõige populaarsemat sorti, mida elektrikütterakendustes kasutatakse, on

Muskoviidi vilgukivi (kaaliumalumiiniumsilikaat) - Kõige tavalisem sort, millel on head elektrilised omadused ja soojustakistus.

Sõnastage lause ümber

Tagasi algse lause juurde

Kopeeri lause

Sünonüümid

vilgukivi

vilgukivi

vilgukivi

mineraalne vilgukivi

mineraalne vilgukivi

kvarts

seda

vilgukivi vilgukivi

sädelev vilgukivi

pisike vilgukivi

vilgukivi oma

vilgukivi-nagu

mineraal

see mineraal

vilgukivi ekstraheerimine

keraamiline vilgukivi

vilgukivi-põhine

mineraalne

pigment

vääriskivid

mineraalid

vilgukivi kasutamine

mineraalid nagu vilgukivi

hõbe vilgukivi

metallist vilgukivi

värviline vilgukivi

virvendama

vilgukivi osakesed

sära

metallist

materjali

Flogopiidi vilgukivi (magneesiumalumiiniumsilikaat) – dielektriline tugevus mõnevõrra madalam, kuid pidev temperatuuriklass kõrgem, kasutatakse kõrge temperatuuriga tööstuslikes kütteseadmetes.

Vilgukivi kaevandatakse ja töödeldakse lehtedeks, kiledeks või vormitakse. Seda saab tükeldada, augustada või kütteseadmete ümber vormida. Vilgukivist lehed on tavalised ja kaetud takistustraadiga, näiteks nikroomiga või samaväärsega, et valmistada kütteseadmete vilgukivist küttekeha.

Soojusomadused: keskmine juhtivus ja kõrge temperatuuritaluvus
Vilgukivi põhiomadus on selle võime taluda kõrgeid temperatuure lagunemata, gaasi välja laskmata või elektriisolatsioonivõimet kaotamata.

Maksimaalsed pidevad töötemperatuurid on erinevate vilgukivitüüpide puhul erinevad:

Moskva vilgukivi: 932-1112 kraadi F (500-600 kraadi)

Flogopiidi vilgukivi: 700 kuni 800 kraadi (1292 kuni 1472 kraadi F)

Mõeldav on isegi lühiajaline kokkupuude kõrgemate temperatuuridega (nt flogopiidi puhul 900–1000 kraadi), kuid pikema aja jooksul üle pideva piiri töötamine toob kaasa mehaanilise terviklikkuse järkjärgulise kadumise ja madalama isolatsioonitakistuse.

Vilgukivi soojusjuhtivus on umbes 0,5–0,7 W/m·K. See on palju suurem kui enamikul polümeerisolaatoritel (nt PTFE 0,25 W/mK juures), kuid väiksem kui keraamilistel isolaatoritel (nt alumiiniumoksiid 25–30 W/mK juures). Vahejuhtivus võimaldab soojusel voolata takistustraadist läbi vilgukivikihi metallist küttekehasse, kuid tagab elektriisolatsiooni.

Soojuspaisumistegur - Vilgukivil on kihiline kristallstruktuur ja see paisub seetõttu anisotroopselt. Laienemine piki lehtede tasapinda on märkimisväärne, lehtedega risti laienemine on väiksem. See anisotroopia on tavaliselt hästi kohandatud heade konstruktsioonide metallist kütteelementidega.

Elektrilised omadused Kõrge dielektriline tugevus, kõrge isolatsioonitakistus
Vilgukivi on hinnatud selle kõrge dielektrilise tugevuse poolest. Vilgukivi puhul on väärtus umbes 20 kV/mm (kilovolt paksuse millimeetri kohta). Läbilöögipinge on 0,2 mm paksuse standardse vilgukiviplaadi puhul suurusjärgus 4000 volti, mis on palju kõrgem kui tööstuslikes kütteseadmetes kasutatavad tavalised toitepinged 240 V või 480 V.

Mahutakistus on äärmiselt kõrge, tavaliselt suurusjärgus 10^13 kuni 10^15 Ω·cm toatemperatuuril, langeb kõrgematel temperatuuridel märkimisväärselt, kuid on siiski piisav enamiku kütmiseks.

Vilgukivi dielektriline konstant (suhteline läbitavus) on suurusjärgus 6-8 ja stabiilne paljudel sageduste ja temperatuuride vahemikus.

Vilgukivi kasutatakse ka kõrgel temperatuuril töötavate takistusjuhtmete isolaatorina, mis sulavad või karboniseerivad polümeerisolaatoreid. Vilgukivil on selleks sobivad elektrilised omadused.

Mehaanilised omadused: painduvus, rabe, niiskustundlik
Õhukesed vilgukivilehed (0,05-0,5 mm) on painduvad, kuid paksud vilgukivist lehed on rabedad. Materjal võib olla kõverate ümber painutatud, kuid teravad kortsud põhjustavad selle pragunemise. Küttekehade valmistamisel pressitakse vilgukivi tavaliselt täpseks vormiks aukudega klemmitihvtide jaoks või piludega takistustraadi jaoks.

Tõmbetugevus on üldiselt madal ja materjal nõrga nihkejõuga. Vilgukivi ei tohi kasutada konstruktsioonielemendina, vaid see peab olema mehaaniliselt toestatud metallist küttekeha või kinnitusplaatidega.

Puuduseks on niiskuse imendumine. Vilgukivi on hügroskoopne materjal. Niiskuse neeldumine vähendab pinna isolatsioonitakistust ja võib põhjustada elektrilekkeid või lühiseid. Seega ei sobi vilgukivist küttekehad sukeldamiseks või kõrge õhuniiskusega seadeteks, kui need pole hermeetiliselt suletud. Kasutusel olev vilgukivist küttekeha tuleb "välja küpsetada" (esimene soojendamise-tsükkel), et eemaldada imendunud niiskus, kuna esialgsed madalad isolatsiooninäidud pole soovitatavad.

Halb kulumiskindlus. Kareda metalli servad võivad vilgukivist pindu kraapida või pulbristada. Paigaldamine peab olema siledad, krohvitud osad õiged.

Vilgukivi, keraamilised ja polümeersed isolaatorid – mis vahe on?
Allolevas tabelis võrreldakse vilgukivi teiste kütteelementide jaoks tavaliselt kasutatavate elektriisolatsioonimaterjalidega:

Kinnisvara Vilgukivi (moskviit) keraamiline (alumiiniumoksiid, steatiit) polümeer (PTFE, PEEK, silikoon)
Max pidev temperatuur 500–600 kraadi 800–1200 kraadi (alumiiniumoksiid) PTFE: 260 kraadi ; PEEK: 250 kraadi ; Silikoon: 200ºC
Soojusjuhtivus (W/mK) 0.5 - 0.7 25 - 30 (alumiiniumoksiid) PTFE: 0,25; Silikoon: 0,2-0,3
Dielektriline tugevus (kV/mm) ~20 10 - 15(alumiiniumoksiid)PTFE: ~20, PEEK: ~20, silikoon: ~15
Paindlikkus õhukestes lehtedes Mehaaniline paindlikkus Jäik, rabe Painduv (eriti silikoon)
Niiskuskindlus Madal (hügroskoopne) Suurepärane (mitteimav)Suurepärane (vett -hülgav)
Levinud küttekehade tüübid Ribaküttekeha, ribaküttekeha, kassettsoojendi südamiku isolatsioon Sukelküttekehad, kõrge{0}}temperatuur, sisse valatud-soojendid, torukujulised küttekehad Paindlikud kütteelemendid, madala{2}}temperatuuri küttepadjad
Suhteline kulu Madal kuni mõõdukasKeskmine kuni kõrge Keskmise kõrge (PEEK)
Vilgukivi isolatsioonirakendused kütteplaatides
Vilgukivi kasutatakse kõige sagedamini kütteplaatide valmistamisel.

Vilgukivist lindisoojendid - Kumerate lehtedena vilgukivi on mähitud ümber silindrilise pinna, mille peale on keritud takistustraat ja peal teine ​​vilgukiht. Kogu konstruktsioon on kinnitatud metallpaelaga.

Vilgukivist ribasoojendid - Lamedad või kumerad vilgukivikoostud, mida kasutatakse plaatide, stantside ja pressplaatide soojendamiseks.

Kasseti küttesüdamikud - Vastupidavustraat on keerdunud keraamilise südamiku või südamiku soontesse, mis on ümbritsetud vilgukivist lehega. Vilgukivi isoleerib traadi elektriliselt välisest metallkestast.

Õhusoojendid. Vilgukivi kasutatakse kanalisoojendites avatud-mähistakistusjuhtmete isoleerimiseks temperatuuridel, mis ületavad polümeerisolatsiooni piiranguid.

Vilgukivi kasutatakse tavaliselt kõrge temperatuuriga küttekehas, kui töötemperatuur ületab PTFE või räni 200–260 C piirangut, kuid vaja on õhukest vormitavat isolaatorit. Üle 800 C kasutatakse tavaliselt keraamilisi isolaatoreid (alumiiniumoksiid või steatiit), kuid need ei ole elastsed.

Disaini kaalutlus ja piirangud
Väärib märkimist, et vilgukivil on arvukalt piiranguid, mida tuleb küttekeha projekteerimisel arvesse võtta.

Niiskustundlikkus - Vilgukiviküttekehasid, mida on hoitud niiskes keskkonnas, tuleks enne täisvõimsuse käivitamist mitu tundi madalal temperatuuril (100–150 kraadi) "välja küpsetada". Suletud otsad ja kapseldus aitavad vähendada niiskuse sissepääsu.

Haprad mehaanilise pinge all - Vilgukivist lehed võivad puruneda, kui küttekeha korpus on üle pingutatud või kui soojuspaisumise tasakaalustamatus põhjustab survepingeid. Soovitatav on piisav kliirens ja vedruga pingutusseadmed.

Isolatsioonitakistus kõrgel temperatuuril väheneb - Vilgukivi on endiselt suurepärane isolaator kõrgetel temperatuuridel, kuid selle mahutakistus väheneb mitu suurusjärku. Väga kõrge pingega rakenduste jaoks (näiteks 1000 V+) võib vaja minna rohkem kui ühte kihti vilgukivi või paksemat vilgukivi.

Mitte sukeldamiseks - Vilgukivi ei tohi kunagi olla otseses kokkupuutes vedelikega. Vesi satub sisse ja isolatsioon läheb kiiresti rikki ja elekter lekib välja. Sukelküttekehad on valmistatud magneesiumoksiidi (MgO) pulbrist või hoopis PTFE-st.

Järeldus: aja{0}}testitud isolaator mitme kõrgtemperatuurilise-kütteplaadi konstruktsiooni jaoks
Mica pakub ainulaadset kombinatsiooni kõrge temperatuuriga elektriisolatsioonist õhukeses vormitavas lehes. Vilgukivi võib täita tühimiku madala temperatuuriga polümeeride ja jäiga kõrgtemperatuurse keraamika vahel, pidev töötemperatuur 500–600 kraadi (muskoviit) või 700–800 kraadi (flogopiit), dielektriline tugevus umbes 20 kV/mm ja soojusjuhtivus 0,5–0,7 W/m·K.

See sobib suurepäraselt ribasoojendite, ribasoojendite ja kassettküttesüdamike jaoks, kus on vaja paindlikkust, õhukest profiili ja temperatuuritaluvust. Kuid selle rabedus, niiskuse neeldumine ja suutmatus töötada niisketes tingimustes tuleb ületada hoolika disaini ja kasutamisega. Isolatsioonimaterjali valik on oluline elektriohutuse ja soojusliku jõudluse seisukohalt ning vilgukivi on endiselt tõestatud valik paljude tööstuslike kütteplaatide puhul, mis töötavad kuivades kõrge temperatuuriga olukordades.