Ofentemperatur

Die Ofentemperatur hängt von der erforderlichen Chargentemperatur ab. Die Elementtemperatur übersteigt die Ofentemperatur um einen von der Bauweise des Elements bestimmten Wert.

Ofenleistung

Die Ofenleistung wird berechnet, indem die Leistungsmenge ermittelt wird, die zum Erhitzen der Ladung auf eine vorgegebene Temperatur innerhalb einer bestimmten Zeit erforderlich ist, einschließlich Ofenverlusten und einer Sicherheitsmarge.

Betriebsart

Bei kontinuierlich betriebenen Öfen reicht es im Allgemeinen aus, die für die tatsächliche Beschickung erforderliche Leistung unter Berücksichtigung des normalen Wirkungsgrads dieses Ofentyps zu berechnen. Wenn man von einem Wirkungsgrad von 70–80 % ausgeht, um die Verluste eines Elektroofens abzudecken, und eine Sicherheitsmarge hinzufügt, kann ein angemessener Eingangswert ermittelt werden. Bei Chargenöfen müssen bei der Bestimmung des Eingangsleistungsbedarfs die erforderlichen Aufheizzeiten und die Heizleistung des Ofens berücksichtigt werden. Die Eingangsleistung selbst hat jedoch nur minimale Auswirkungen auf den Energieverbrauch und die Effizienz. Entscheidend sind die Wärmeverluste, die durch die Wirksamkeit der Isolierung bestimmt werden. Eine gegebene Masse benötigt unabhängig von der Gesamtleistung die gleiche Energiemenge.

Das Ziel bei der Auswahl der Eingangsleistungswerte besteht darin, ausreichend Leistung bereitzustellen, ohne dass diese im Verhältnis zur Ofengröße zu hoch sind, da dies zu unnötig hohen Elementtemperaturen führen und sich negativ auf die Lebensdauer auswirken würde. LTM-Chargenöfen (Lower Thermal Mass, geringe thermische Masse) benötigen möglicherweise etwa 25 % weniger Eingangsleistung.

Ofenspannung

Abgesehen von kleinen Hochtemperaturöfen, die normalerweise über einen Transformator mit niedrigerer Spannung betrieben werden, können die meisten Öfen für den Betrieb mit normaler Netzspannung ausgelegt werden. Auch die Elementstärke oder der Querschnitt beeinflussen den Schaltungsaufbau. Bei großen Querschnitten darf die Ofenleistung nicht auf zu viele parallele Kreise aufgeteilt werden. Bei dreiphasigem Wechselstrom sind bei einer Sternschaltung (Y) im Allgemeinen größere Querschnitte möglich, während bei einer Dreieckschaltung (Δ) kleinere Querschnitte erforderlich sind. Daher sollten Elemente in kleinen Öfen vorzugsweise in Reihe oder über einen Niederspannungstransformator an eine einphasige Stromquelle angeschlossen werden.

Ofenwandbelastung

Bei der Konstruktion von Widerstandselementen sind die Elementtemperatur und der Materialquerschnitt entscheidend, da sie die Lebensdauer maßgeblich beeinflussen. Das Ziel besteht normalerweise darin, eine maximale Lebensdauer der Elemente zu erreichen. Wichtige Faktoren sind die Leistungskonzentration an der Ofenwand, die spezifische Oberflächenbelastung des Widerstandsmaterials und die Wärmeübertragungsbedingungen. Die Wandfläche errechnet sich üblicherweise aus der Länge multipliziert mit der Höhe bzw. Breite der elementtragenden Wand, des Daches oder des Bodens.

Maximal empfohlene Wandbelastung im Verhältnis zur Ofentemperatur und verschiedenen Elementkonfigurationen

Überblick: Ofenelementtypen

Ofenheizelementsysteme umfassen Draht- und Streifenkonfigurationen. Sie sind für Temperaturen bis zu 1.300 °C (2.370 °F) ausgelegt und optimieren die Leistung durch präzise Oberflächen- und Wandbelastungsparameter.

	Drahtelemente						Bandelement
Elementtypen	Spirale	Spirale	Porcupine	Über eine Welle gebogen	Gewellt	Wellenförmig	Tiefgewellt	Tiefgewellt	Tiefgewellt	Gewellt
Träger	Keramikrohre	Nuten	Keramikrohre	Metallstäbe	Metallklammern	Keramikrohre	Keramik-Cuplocks	Keramikhülsen	Keramikrohre	Nuten
Werkstoff	Silimanit	Schamotte Qualität 28	Silimanit	Kanthal® APM	U-förmig Kanthal®-Nägel	Silimanit	Cordierit oder Mullit	Cordierit oder Mullit	Sillimanit	Schamotte Qualität 28
Max. Ofentemperatur, °C	1.300	1.250	800	1.300	1.300	1.300	1.300	1.300	1.300	1.300
Max. Wandbelastung bei 1.000°C Ofentemperatur, kW/m2	40	35	–	50	50	60	60	60	60	20 - 40
Max. Oberflächenbelastung bei 1.000°C Ofentemperatur, W/cm2	3 - 4	3 - 4	–	5 - 6	3 - 6	5 - 6	5 – 6	5 – 6	5 – 6	3 - 4
Drahtdurchmesser, d, mm	2,0 - 6,5	2,0 - 5,0	1,0 - 6,5	> 5,0	2,0 - 5,0	> 5,0	–	–	–	–
Banddicke, t, mm	–	–	–	–	–	–	2,0 – 3,0	2,0 – 3,0	2,0 – 3,0	1,5 – 3,0
Bandbreite, w, mm	–	–	–	–	–	–	8 – 12 t	8 – 12 t	8 – 12 t	8 – 12 t
Außenspiralendurchmesser, D, mm	12 - 14 d	5 - 6 d	–	–	–	–	–	–	–	–
Max. Wellenhöhe bei 1000 °C Ofentemperatur, mm	–	–	–	250	100	250	250	250	250	2 bis 3 W
Minimum Steigung bei maximaler Wellenhöhe, mm	3d	2d	3d	40	40	40	50	50	50	1,5 W