riscaldare un tubo inox a 400 °c con la corrente?!?

[Bhawk]

Come da titolo: è possibile riscaldare un tubo di acciaio inox a 400 gradi mediante corrente elettrica?
L'idea è mettere due anelli di rame collegati ad un generatore e per effetto Joule riscaldare un tubo di lunghezza molto limitata pari a 150 mm....in alternativa usare un riscaldatore ad induzione?

che ne dite?

[xenom]

Originariamente inviato da Bhawk

Come da titolo: è possibile riscaldare un tubo di acciaio inox a 400 gradi mediante corrente elettrica?
L'idea è mettere due anelli di rame collegati ad un generatore e per effetto Joule riscaldare un tubo di lunghezza molto limitata pari a 150 mm....in alternativa usare un riscaldatore ad induzione?

che ne dite?

Un riscladatore a induzione sarebbe l'ideale ma non è semplice da costruire... In alternativa va bene una resistenza, ma il problema è isolarla elettricamente dal tubo INOX. Infatti devi mettere uno strato di isolante elettrico ma non termico, e non ci sono molti materiali con questa caratteristica (quella + usata è la mica).

Se te ne intendi di elettronica puoi realizzare un induttore termico con un royer, ho gli schemi e conosco varia gente che l'ha fatto (occhio che servono dei MOSFET/IGBT di potenza).


EDIT: ora che mi viene in mente però l'induzione termica riscalda il metallo fino al suo punto di curie se non erro, non so se esiste un sistema per limitare la temperatura a 400°C... forse abbassando la frequenza... proverò a chiedere

[Bhawk]

Ciao Xenom, ti ringrazio per la risposta,

Premetto che le mie conoscenze di elettronica/elettrotecnica sono abbastanza esigue, ho cercato un pò su internet riguardo al "royer" ed ho trovato qualche schema e qualche filmato su youtube e sembra un aggeggio interessante...!
Il fatto è che questo tubo non è propriamente un "tubo" ma è un flessibile corrugato in acciaio austenitico inossidabile. Inizialmente avevo pensato di riscaldarlo per irraggiamento, perchè volevo evitare che un'eventuale termoresistenza sia in contatto con esso visto che, il tutto, una volta portato a 400 °C, deve essere sollecitato dinamicamente. D'altra parte la sezione longitudinale di questo "tubo" può essere rappresentata come una serie di onde quindi con fattore di vista molto sfavorevole rispetto a eventuali riscaldatori posti all'esterno o anche all' interno( ci sarebbero alcune superfici ortogonali) con la conseguenza di un riscaldamento non uniforme....Per convezione sarebbe abbastanza complicato creare il circuito...quindi sono giunto a ragionare sulla corrente....

Quindi mi domandavo se, per esempio, con una semplice differenza di potenziale posso creare abbastanza corrente da portarlo sui 400 gradi, o se per forza devo utilizzare altri metodi come il riscaldatore ad induzione o eventualmente il royer...

a proposito di royer: ho la possibiltà di sfruttarlo in modo che l'arco elettrico riscaldi uniformemente tutto il "tubo" o posso riscaldarlo solo localmente?

[xenom]

hai parlato di arco elettrico: quali applicazione del royer hai guardato? perchè in effetti l'uso primario del royer è quello di alimentare trasformatori elevatori o trasformatori in generale.
Ma si può benissimo utilizzare per l'induzione termica...

il principio è questo, osserva la potenza http://it.youtube.com/watch?v=l7fArO...eature=related
http://it.youtube.com/watch?v=XCBowxagYqI

http://it.youtube.com/watch?v=86VDGxBfkAE questo è stato fatto da un utente che conosco

in pratica puoi riscaldare il tuo tubo senza i problemi relativi all'isolamento elettrico, perché il calore viene indotto sul metallo dal campo EM ad elevata frequenza... Per ulteriori info: http://en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating


qui ci sono schemi e spiegazione (in inglese) per farlo homemade: http://www.richieburnett.co.uk/indheat.html

[Bhawk]

Che figata !!!

mi sono perso nei vari link, molto interessanti!!
Sembra abbastanza semplice da realizzare per uno che ha una certa familiarità con l'elettrotecnica...ma non è il caso mio

Non ho capito una cosa dall'occhiata veloce che ho dato....è possibile regolare la temperatura?? perchè da quello che ho visto la frequenza controlla la profondità dell'azione delle correnti parassite ma non la temperatura....

[xenom]

Originariamente inviato da Bhawk

Che figata !!!

mi sono perso nei vari link, molto interessanti!!
Sembra abbastanza semplice da realizzare per uno che ha una certa familiarità con l'elettrotecnica...ma non è il caso mio

Non ho capito una cosa dall'occhiata veloce che ho dato....è possibile regolare la temperatura?? perchè da quello che ho visto la frequenza controlla la profondità dell'azione delle correnti parassite ma non la temperatura....

Eh infatti mi sa che quello è un bel limite. proverò a informarmi ma mi sa che arrivi alla T di curie (800-1000°C a seconda del metallo)...

forse però puoi usare un sistema on/off come nei frigoriferi: applichi un termostato usando un sensore ad elevata temperatura (anche se sono molto costosi quelli che arrivano a 500°C) e lo abbini ad un sistema che accenda e spenga l'induttore termico.
In pratica quando la temp raggiunge quella voluta, l'induttore si spegne e di conseguenza il tubo si raffredda... appena scende di 10-20°C l'induttore viene riacceso e così via.

Al limite senza usare un sensore puoi usare un duty cycle preimpostato in modo da mentenere a occhio al temperatura sui 400°C. Ti servono precisi?

edit: aspetta però, il tutto dipende da: passa qualche fluido dentro il tubo? perché se passa acqua o altro liquido ad elevata capacità termica in alta pressione, devi dimensionare la potenza e ne servirà tanta.
Se passa aria devi tener conto della pressione ecc.

L'induction heating ha un limite di potenza per l'homemade, superati i 500W più o meno i costi dei componenti diventano molto alti... salvo reperirli funzionanti da qualche parte (è possibile basta cercare bene ).

[DarKilleR]

scusate ma il funzionamento non dovrebbe essere lo stesso dei piani ad induzione per la cucina??? Quelli che restano freddi, e riscaldano le pentole con sottofondo bello spesso in acciaio??

Quelle non sono termostatate?? di sicuro non arrivano a 400°C ma però ci si avvicinano..

[xenom]

Originariamente inviato da DarKilleR

scusate ma il funzionamento non dovrebbe essere lo stesso dei piani ad induzione per la cucina??? Quelli che restano freddi, e riscaldano le pentole con sottofondo bello spesso in acciaio??

Quelle non sono termostatate?? di sicuro non arrivano a 400°C ma però ci si avvicinano..

Esattamente, il principio è lo stesso...

se metti un oggetto di ferro piccolo secondo me ci arriva a 800°C. Sei sicuro che non li raggiunga?

[Ivanooe]

Io mi terrei alla larga da un campo elettromagnetico che può scaldare un tubo di acciaio a 400°....
Poi ci preoccupiamo che ci venga il cancro usando l'auricolare bluetooth!!!

[hibone]

Originariamente inviato da Ivanooe

Io mi terrei alla larga da un campo elettromagnetico che può scaldare un tubo di acciaio a 400°....
Poi ci preoccupiamo che ci venga il cancro usando l'auricolare bluetooth!!!

beh... non tutte le cose che sembrano simili sono uguali...

anche il piombo viene usato per fabbricare pallottole ed è tossico...

non per questo si rischia la vita con i piombini da pesca o i sigilli...

[Bhawk]

La pericolosità del campo EM non mi spaventa per niente, anche perchè dovrebbe essere confinato all'interno dell'avvolgimento (work coil)....

@Xenom
Il fluido all' interno eventualmente sarà aria in pressione, a circa 2 bar, infatti dovrò tenere conto dell'espansione dell'aria dovuta al riscaldamento...ad ogni modo, una volta raggiunta la temperatura di circa 400 °C potrò sfiatare il sistema abbassando la pressione....

La temperatura non mi serve precisa...diciamo che una variabilità di + o - 50 gradi dovrebbe andare bene....

Cosa intendi per ciclo di servizio? (duty cycle) e soprattutto come realizzarlo? con qualche bel circuitino?

[Wilcomir]

il duty cycle è la percentuale di tempo rispetto all'unità in cui l'induttore rimane acceso...

esempio: duty cycle del 50%, su 1 secondo resta acceso 0,5 secondi.

solo che si tratterebbe di accendere e spegnere un qualcosa che già lavora ad una frequenza sua... magari con un tempo base abbastanza alto funziona, tanto non è un alimentatore PWM tipo 1 secondo per davvero, e poi regoli

ciao!

[xenom]

Originariamente inviato da Wilcomir

il duty cycle è la percentuale di tempo rispetto all'unità in cui l'induttore rimane acceso...

esempio: duty cycle del 50%, su 1 secondo resta acceso 0,5 secondi.

solo che si tratterebbe di accendere e spegnere un qualcosa che già lavora ad una frequenza sua... magari con un tempo base abbastanza alto funziona, tanto non è un alimentatore PWM tipo 1 secondo per davvero, e poi regoli

ciao!

Esatto in pratica è un sistema per mantenere la temperatura ad un certo livello: nel momento in cui la coil è "spenta", il tubo comincia a raffreddarsi. Dopo tot secondi la coil viene "accesa" e il tubo si scalda. In questo modo il tubo dovrebbe raggiungere un equilibrio termico.
Un sistema del genere funziona quindi senza sensore, impostando il duty cycle manualmente... Tuttavia è un problema capire la temperatura, ti servirebbe un pirometro per impostare il duty cycle in modo da mantenere la temperatura sui 400°C circa, una volta impostato sei a posto...

[RIENZI]

X Bhawk

riscaldare il tubo con il passaggio di corrente è senz'altro il sistema migliore anche perché il riscaldamento è uniforme su tutta la lunghezza, ed essendo l'acciaio un cattivo conduttore di calore non si può ottenere lo stesso risultato con altri sistemi.
io ho attuato questo sistema per riscaldare un piccolo tubicino inox nel quale passava azoto da portare a temperature abbastanza elevate, il controllo l'ho fatto con una sonda al platino tipo PT100 e regolatore di tipo PID. ho usato un vecchio trasformatore al quale ho rifatto l'avvolgimento secondario usando 2-3 spire di rame ricavate appiattendo del tubo di rame da 8mm.
la cosa funziona meravigliosamente.
per quanto riguarda la tua applicazione essendo da quello he ho capito un tubo di diametro più grosso di quello da me usato mi sa che avrai bisogno di un trasformatore minino da 1Kw e con l'avvolgimento secondario fatto in tubo di rame del diametro almeno doppio di quello del tubo da riscaldare.
fammi sapere
massimo

[xenom]

Beh l'inox è un cattivo conduttore rispetto al rame ma è sempre un buon conduttore...
Applicare corrente al tubo significa praticamente fare un cortocircuito... la potenza assorbita è elevatissima, se l'alimentatore non tiene rischi di bruciarlo

[RIENZI]

certo che la potenza è elevata appunto ho scritto che ci vuole un trasformatore da 1 Kw, am per quanto poca possa essere la resistenza elettrica del tubo di acciaio con una tensione dell'ordine di 1 volt e con correnti molto forti come può fornire il trasformatore da 1000w e cioè un migliaio di A non ti sembrano sufficienti allo scopo?.
certo che si deve controllare il riscaldamento con una termocoppia collegata a un termoregolatore che poi piloti un solid state relais che a sua volta dosi la giusta corrente per mantenere la temperatura stabile.

[xenom]

Originariamente inviato da RIENZI

certo che la potenza è elevata appunto ho scritto che ci vuole un trasformatore da 1 Kw, am per quanto poca possa essere la resistenza elettrica del tubo di acciaio con una tensione dell'ordine di 1 volt e con correnti molto forti come può fornire il trasformatore da 1000w e cioè un migliaio di A non ti sembrano sufficienti allo scopo?.
certo che si deve controllare il riscaldamento con una termocoppia collegata a un termoregolatore che poi piloti un solid state relais che a sua volta dosi la giusta corrente per mantenere la temperatura stabile.

Hai ragione in effetti, se mantieni bassa la tensione per la legge di Ohm la potenza si abbassa ragionevolmente. Non ci avevo pensato..

Allora è decisamente questo il sistema più conveniente. Il problema è avvolgersi un trasformatore da pochi volt... Non si trovano facilmente...

[Lucrezio]

Ok, qualcuno mi spiega che cosa sta succedendo qui?

Perche' serve riscaldare un tubo in acciaio a 400 gradi in casa?

[RIENZI]

io ho usato questo sistema per costruire una apparecchiatura per un laboratorio di ricerca ottenendo degli ottimi risultati, se magari BHAWK ci illuminasse sulle applicazioni della sua idea,io ne sarei molto interessato e anche disposto a dargli tutti i chiarimenti e dettagli tecnici per realizzarla
massimobaso@yahoo.it

[Bhawk]

Scusate se non mi sono fatto vivo, ho avuto qualche casino...

Innanzitutto ringrazio per tutte le risposte che ho avuto da parte vostra, noto con piacere che questo thread ha suscitato interesse e curiosità....

La ragione per cui voglio portare questo "tubo" a 400 °C è perchè sto studiando la vita fatica di questo manufatto sottoponendolo, con una macchina di prova, a delle sollecitazioni dinamiche. Sono però, ben lontano dalle condizioni operative di funzionamento, visto che le mie prove vengono effettuate nelle condizioni di temperatura ambiente e pressione statica interna di 2 bar, mentre in quelle reali ho un gas caldo a 400°C che scorre all'interno del mio "tubo" con picchi di pressione di 4-5 bar (quindi in condizioni non stazionarie). L'idea è quella di effettuare le mie prove ad elevate temperature in modo da poter valutare gli eventuali effetti di creep o viscoelasticità sulla vita a fatica del mio pezzo. Purtroppo però, non sò se riuscirò a realizzare il tutto perchè ho veramente poco tempo a disposizione.
Ad ogni modo, ho postato qui, perchè volevo sapere se la mia idea iniziale di riscaldare il "tubo" mediante corrente elettrica era fuoriluogo o aveva qualche possibilità realizzativa, o se esisteva qualche altro metodo più efficace come per esempio l'induzione termica del quale sapevo poco o niente...