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電加熱器
閱讀�4239時間�2016-11-02 14:07:32

    是一種國際流行的電加熱設�。用于對流動的液�(tài)、氣�(tài)介質(zhì)的升�、保溫、加�。當加熱介質(zhì)在壓力作用下通過�加熱�加熱腔,采用流體熱力學原理均勻地帶走電熱元件工作中所�(chǎn)生的巨大熱量,使被加熱介�(zhì)溫度達到用戶工藝要求�

簡介

    電加熱是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的過�。自從發(fā)�(xiàn)電源通過導線可以�(fā)生熱效應之后,世界上就許多發(fā)明家從事于各種電熱電器的研究與制造。電熱的�(fā)展及普及應用也與其它行業(yè)一�,遵循著這樣一個規(guī)律:從先進的國家逐步推廣到世界各�;從城市逐步�(fā)展到�(nóng)�;由集體使用�(fā)展到家庭、再到個人;產(chǎn)品由低檔�(fā)展到。十九世紀處于萌芽階段的電熱電器大都是拙劣�,最早出�(xiàn)是用于生活的電熱電器�1893年電慰斗的雛型首在美國出�(xiàn)并使用,接著�1909年出�(xiàn)電灶的使�,那是在爐灶中放置電加熱器,也就是說加熱從柴禾轉(zhuǎn)移到電氣,即從電能轉(zhuǎn)�?yōu)闊崮?。但是真正電熱電器工�(yè)的急速發(fā)�,卻是在用作電熱元件的鎳鉻合金的�(fā)明之��1910年美國首先研制成功用鎳鉻合金電熱絲制作的電熨�,這就從根本上改善了電熨斗�(jié)�(gòu),使用熨斗迅速得到普及。到1925年在日本出現(xiàn)在鍋中安裝電熱元件的�(chǎn)�,成為現(xiàn)代電飯鍋的原彀在這階段工�(yè)上也出現(xiàn)實驗室用電爐,熔膠爐、暖氣器等電熱產(chǎn)��1910年至1925年是電熱電器歷史上的大發(fā)展階�,在家庭和工�(yè)方面,電熱電器各種品種的出現(xiàn)和普及應用都得到了急速的�(fā)�,而尤以家庭方面為�。所以鎳鉻合金的�(fā)明是奠定了電熱電器工�(yè)�(fā)展的基礎�
    二十年代以后在新的應用發(fā)展方面沒有上一時期�,但是在這階段內(nèi)所有各種電熱電器都曾重新設訂而不斷改良,成為電熱電器歷史上的提高階段。在家用電熱電器方面,各種器具都設計得更為美觀、耐用和堅�,而且大部分都有自動溫度和時控制�
    電熱設計
    計量單位
    ⒈功率:W、Kw 1Kw=3.412BTU/hr英熱單位/小時=1.36(馬力)=864Kcal/hr
    ⒉重量:kg 1Kg=2.204621b(磅�
    ⒊流速:m/min
    ⒋流量:m3/min、kg/h
    ⒌比熱:Kcal/(kg℃) 1Kcal/(Kg℃)=1BTU/hr.°F=4186.8J/(Kg℃)
    ⒍功率密度:W/cm2 1W/cm2=6.4516 W/in2
    ⒎壓力:Mpa
    ⒏導熱系�(shù):W/(m℃) 1 W/(m℃)=0.01J/(cm s℃)=0.578Btu/(ft.h.F)
    ⒐溫度:� 1F=9/5�+32  1R=9/5�+491.67  1K=1�+273.15

功率計算

    加熱功率的計算有以下三個方面:
    � 運行時的功率
    � 起動時的功率
    � 系統(tǒng)中的熱損�
    所有的計算應以最惡劣的情況考慮�
    � 的環(huán)境溫�
    � 最短的運行周期
    � 的運行溫�
    � 加熱介質(zhì)的重量(流動介質(zhì)則為流量�
    計算加熱器功率的步驟
    � 根據(jù)工藝過程,畫出加熱的工藝流程圖(不涉及材料形式及�(guī)格)�
    � 計算工藝過程所需的熱��
    � 計算系統(tǒng)起動時所需的熱量及時間�
    � 重畫加熱工藝流程圖,考慮合適的安全系�(shù),確定加熱器的總功率�
    � 決定�(fā)熱元件的護套材料及功率密��
    � 決定加熱器的形式尺寸及數(shù)��
    � 決定加熱器的電源及控制系�(tǒng)�

防爆

    工作原理
    流體防爆電加熱器是一種消耗電能轉(zhuǎn)換為熱能,來對需加熱物料進行加熱。在工作中低溫流體介�(zhì)通過管道在壓力作用下進入其輸入口,沿著電加熱容器�(nèi)部特定換熱流道,運用流體熱力學原理設計的路徑,帶走電熱元件工作中所�(chǎn)生的高溫熱能�,使被加熱介�(zhì)溫度升高,電加熱器出口得到工藝要求的高溫介質(zhì)。電加熱器內(nèi)部控制系�(tǒng)依據(jù)輸出口的溫度傳感器信號自動調(diào)節(jié)電加熱器輸出功率,使輸出口的介質(zhì)溫度均勻;當�(fā)熱元件超溫時,發(fā)熱元件的獨立的過熱保護裝置立即切斷加熱電�,避免加熱物料超溫引起結(jié)焦、變�(zhì)、碳�,嚴重時導致�(fā)熱元件燒�,有效延長電加熱器使用壽命�
    應用范圍
    流體防爆電加熱器典型的應用場合主要有�
    ⒈化工行�(yè)的化工物料升溫加�、一定壓力下一些粉末干燥、化工過程及噴射干燥�
    ⒉碳氫化合物加熱,包括石油原�、重油、燃料油、導熱油、滑油、石臘等
    ⒊工藝用�、過熱蒸�、熔�、氮(空)氣、水煤氣類等等需升溫加熱的流體加��
    ⒋由于采用先進的防爆�(jié)�(gòu),設備可廣泛應用在化�、軍�、石�、天然氣、海上平�、船�、礦區(qū)等需防爆場所�
    功能特點
    ⒈體積小、功率大:加熱器主要采用集束式管狀電熱元件
    ⒉熱響應�、控溫精度高,綜合熱效率高�
    ⒊加熱溫度高:加熱器設計工作溫度可達850��
    ⒋介�(zhì)出口溫度均勻,控溫精度高�
    ⒌應用范圍廣、適應性強:該加熱器可適用于防爆或普通場�,防爆等級可達dⅡB級和C�,耐壓可達20MPa�
    ⒍壽命長、可靠性高:該加熱器采用特殊電熱材料制造,設計表面功率負荷�,并采用多重保護,使電加熱器安全性和壽命大大增加�
    ⒎可全自動化控制:根�(jù)要求通過加熱器電路設�,可方便實現(xiàn)出口溫度、流量、壓力等參數(shù)自動控制,并可與機算機聯(lián)�(wǎng)�
    ⒏節(jié)能效果顯�,電能產(chǎn)生的熱量幾乎100%傳給加熱介質(zhì)�
    將電能轉(zhuǎn)變成熱能以加熱物�。是電能利用的一種形式。與一般燃料加熱相�,電加熱可獲得較高溫度(如電弧加熱,溫度可達3000℃以上),易于實�(xiàn)溫度的自動控制和遠距離控�,(如車載電加熱杯)可按需要使被加熱物體保持一定的溫度分布。電加熱能在被加熱物體內(nèi)部直接生�,因而熱效率�,升溫速度�,并可根�(jù)加熱的工藝要求,實現(xiàn)整體均勻加熱或局部加熱(包括表面加熱�,容易實�(xiàn)真空加熱和控制氣氛加熱。在電加熱過程中,產(chǎn)生的廢氣、殘余物和煙塵少,可保持被加熱物體的潔凈,不污染�(huán)�。因�,電加熱廣泛用于生產(chǎn)、科研和試驗等領域中。特別是在單晶和晶體管的制�、機械零件和表面淬火、鐵合金的熔煉和人造石墨的制造等方面,都采用電加熱方式�
    根據(jù)電能�(zhuǎn)換方式的不同,電加熱通常分為電阻加熱、感應加熱、電弧加�、電子束加熱、紅外線加熱和介�(zhì)加熱��

加熱方式

    電阻加熱
    利用電流的焦耳效應將電能�(zhuǎn)變成熱能以加熱物體。通常分為直接電阻加熱和間接電阻加�。前者的電源電壓直接加到被加熱物體上,當有電流流過時,被加熱物體本身(如電加熱熨平機)便�(fā)�??芍苯与娮杓訜岬奈矬w必須是導體,但要有較高的電阻�。由于熱量產(chǎn)生于被加熱物體本身,屬于�(nèi)部加�,熱效率很高。間接電阻加熱需由專門的合金材料或非金屬材料制成發(fā)熱元�,由�(fā)熱元件產(chǎn)生熱�,通過輻射、對流和傳導等方式傳到被加熱物體�。由于被加熱物體和發(fā)熱元件分成兩部分,因此被加熱物體的種類一般不受限制,操作簡便�
    間接電阻加熱的發(fā)熱元件所用材�,一般要求電阻率大、電阻溫度系�(shù)�,在高溫下變形小且不易脆�。常用的有鐵鋁合�、鎳鉻合金等金屬材料和碳化硅、二硅化鉬等非金屬材�。金屬發(fā)熱元件的工作溫度,根�(jù)材料種類可達1000�1500℃;非金屬發(fā)熱元件的工作溫度可達1500�1700�。后者安裝方�,可熱爐更換,但它工作時需要調(diào)壓裝�,壽命比合金�(fā)熱元件短,一般用于高溫爐、溫度超過金屬材料發(fā)熱元件允許工作溫度的地方和某些特殊場��
    感應加熱
    利用導體處于交變電磁場中�(chǎn)生感應電流(渦流)所形成的熱效應使導體本身發(fā)�。根�(jù)不同的加熱工藝要�,感應加熱采用的交流電源的頻率有工頻�50�60赫)、中頻(60�10000赫)和高頻(高于10000赫)。工頻電源就是通常工業(yè)上用的交流電�,世界上絕大多數(shù)國家的工頻為50赫。感應加熱用的工頻電源加到感應裝置上的電壓必須是可調(diào)�。根�(jù)加熱設備功率大小和供電網(wǎng)容量大小,可以用高壓電源�6�10千伏)通過變壓器供電;也可直接將加熱設備接�380伏的低壓電網(wǎng)��
    中頻電源曾在較長時間�(nèi)采用中頻�(fā)電機�。它由中頻發(fā)電機和驅(qū)動異步電動機組成。這種機組的輸出功率一般在50�1000千瓦范圍�(nèi)。隨著電力電子技�(shù)的發(fā)�,已使用的是晶閘管變頻器中頻電源。這種中頻電源利用晶閘管先把工頻交流電變換成直流電,再把直流電�(zhuǎn)變成所需頻率的交流電。由于這種變頻設備體積�,重量輕,無噪聲,運行可靠等,已逐漸取代了中頻發(fā)電機��
    高頻電源通常先用變壓器把三相 380伏的電壓升高到約2萬伏左右的高電壓,然后用閘流管或高壓硅整流元件把工頻交流電整流為直流電,再用電子振蕩管把直流電轉(zhuǎn)�?yōu)楦哳l�、高電壓的交流電。高頻電源設備的輸出功率有從幾十千瓦到幾百千��
    感應加熱的物體必須是導體。當高頻交流電流通過導體時,導體�(chǎn)生趨膚效�,即導體表面電流密度�,導體中心電流密度小�
    感應加熱可對物體進行整體均勻加熱和表層加�;可熔煉金屬;在高頻�,改變加熱線圈(又稱感應器)的形狀,還可進行任意局部加��
    電弧加熱
    利用電弧�(chǎn)生的高溫加熱物體。電弧是兩電極間的氣體放電現(xiàn)�。電弧的電壓不高但電流很大,其強大的電流靠電極上蒸發(fā)的大量離子所維持,因而電弧易受周圍磁場的影響。當電極間形成電弧時,電弧柱的溫度可�3000�6000K,適于金屬的高溫熔煉�
    電弧加熱有直接和間接電弧加熱兩種。直接電弧加熱的電弧電流直接通過被加熱物�,被加熱物體必須是電弧的一個電極或是媒�(zhì)。間接電弧加熱的電弧電流不通過被加熱物�,主要靠電弧輻射的熱量加熱。電弧加熱的特點是:電弧溫度�,能量集�,煉鋼電弧爐溶池的表面功率可�560�1200千瓦/平方�。但電弧的噪聲大,其伏安特性為負阻特性(下降特性)。為了在電弧加熱時保持電弧的�(wěn)定、在電弧電流瞬時過零時電路電壓的瞬時值大于起弧電壓�,同時為了限制短路電流,在電源回路中,必須串接一定數(shù)值的電阻��
    電子束加�
    利用在電場作用下高速運動的電子轟擊物體表面,使之被加熱。進行電子束加熱的主要部件是電子束�(fā)生器,又稱電子槍。電子槍主要由陰極、聚束極、陽�、電磁透鏡和偏�(zhuǎn)線圈等部分組成。陽極接�,陰極接負高�,聚焦束通常和陰極同電位,陰極和陽極之間形成加速電�。由陰極�(fā)射的電子,在加速電場作用下加速到很高速度,通過電磁透鏡聚焦,再�(jīng)偏轉(zhuǎn)線圈控制,使電子束按一定的方向射向被加熱物��
    電子束加熱的�(yōu)點是:①控制電子束的電流值Ie,可以方便而迅速地改變加熱功率;②利用電磁透鏡可以自由地變更被加熱部分或可以自由地�(diào)整電子束轟擊部分的面�;③可增加功率密�,以使被轟擊點的物質(zhì)在瞬間蒸�(fā)��
    紅外線加�
    利用紅外線輻射物�,物體吸收紅外線后,將輻射能�(zhuǎn)�?yōu)闊崮芏患訜�?BR>    紅外線是一種電磁波。在太陽光譜�,處在可見光的紅端以�,是一種看不見的輻射能。在電磁波譜�,紅外線的波長范圍在0.75�1000微米之間,頻率范圍在3×10�4×10赫之�。在工業(yè)應用中,常將紅外光譜劃分為幾個波段:0.75�3.0微米為近紅外線區(qū)�3.0�6.0微米為中紅外線區(qū)�6.0�15.0微米為遠紅外線區(qū)�15.0�1000微米為極遠紅外線區(qū)。不同物體對紅外線吸收的能力不同,即使同一物體,對不同波長的紅外線吸收的能力也不一樣。因此應用紅外線加熱,須根據(jù)被加熱物體的種類,選擇合適的紅外線輻射源,使其輻射能量集中在被加熱物體的吸收波長范圍�(nèi),以得到良好的加熱效��
    電紅外線加熱實際上是電阻加熱的一種特殊形�,即以鎢、鐵鎳或鎳鉻合金等材料作為輻射體,制成輻射源。通電�,由于其電阻�(fā)熱而產(chǎn)生熱輻射。常用的電紅外線加熱輻射源有燈型(反射式)、管型(石英管式)和板型(平面式)三�。燈型是一種紅外線燈泡,以鎢絲為輻射體,鎢絲密封在充有惰性氣體的玻璃殼內(nèi),如同普通照明燈�。輻射體通電后發(fā)熱(溫度比一般照明燈泡低�,從而發(fā)射出大量波長�1.2微米左右的紅外線。若在玻璃殼�(nèi)壁鍍反射�,可將紅外線集中向一個方向輻射,所以燈型紅外線輻射源也稱為反射式紅外線輻射�。管型紅外線輻射源的管子是用石英玻璃做成,中間是一根鎢絲,故亦稱石英管式紅外線輻射�。燈型和管型�(fā)射的紅外線的波長�0.7�3微米范圍�(nèi),工作溫度較�,一般用于輕、紡工業(yè)的加�、烘烤、干燥和�(yī)療中的紅外線理療�。板型紅外線輻射源的輻射表面是一個平�,由扁平的電阻板組成,電阻板的正面涂有反射系�(shù)大的材料,反面則涂有反射系數(shù)小的材料,所以熱能大部分由正面輻射出�。板型的工作溫度可達�1000℃以�,可用于鋼鐵材料和大直徑管道及容器的焊縫的退��
    由于紅外線具有較強的穿透能力,易于被物體吸�,并一旦為物體吸收,立即轉(zhuǎn)�?yōu)闊崮埽患t外線加熱前后能量損失�,溫度容易控�,加熱質(zhì)量高,因�,紅外線加熱應用�(fā)展很��
    介質(zhì)加熱
    利用高頻電場對絕緣材料進行加熱。主要加熱對象是電介�(zhì)。電介質(zhì)置于交變電場�,會被反復極化(電介�(zhì)在電場作用下,其表面或內(nèi)部出�(xiàn)等量而極性相反的電荷的現(xiàn)象),從而將電場中的電能�(zhuǎn)變成熱能�
    介質(zhì)加熱使用的電場頻率很�。在�、短波和超短波波段內(nèi),頻率為幾百千赫�300兆赫,稱為高頻介�(zhì)加熱,若高于300兆赫,達到微波波�,則稱為微波介質(zhì)加熱。通常高頻介質(zhì)加熱是在兩極板間的電場中進行�;而微波介�(zhì)加熱則是在波�、諧振腔或者在微波天線的輻射場照射下進行的�
    電介�(zhì)在高頻電場中加熱�,其單位體積�(nèi)吸取的電功率為P=0.566fEεrtgδ×10(瓦/厘米�
    如果用熱量表�,則為:
    H=1.33fEεrtgδ×10(卡/秒·厘米)
    式中f為高頻電場的頻率,εr為電介質(zhì)的相對介電常�(shù),δ為電介�(zhì)損耗角,E為電場強�。由公式可知,電介質(zhì)從高頻電場中吸取的電功率與電場強度E的平�、電場的頻率f以及電介�(zhì)的損耗角δ成正�。E和f由外加電場決定,而εr則取決于電介�(zhì)本身的性質(zhì)。所以介�(zhì)加熱的對象主要是介質(zhì)損耗較大的物質(zhì)�
    介質(zhì)加熱由于熱量�(chǎn)生在電介�(zhì)(被加熱物體)內(nèi)�,因此與其他外部加熱相比,加熱速度快,熱效率高,而且加熱均勻�
    介質(zhì)加熱在工�(yè)上可以加熱熱凝膠,烘干谷物、紙�、木材,以及其他纖維�(zhì)材料;還可以對模制前塑料進行預熱,以及橡膠硫化和木材、塑料等的粘合。選擇適�?shù)碾妶鲱l率和裝置,可以在加熱膠合板時只加熱粘合膠,而不影響膠合板本�。對于均�(zhì)材料,可以進行整體加熱�

用�

    根據(jù)�2013-2017年中國電加熱器行�(yè)�(fā)展前景前瞻與�(zhuǎn)型升級分析報告》分�,電加熱器的用途主要是一�5個方面:
    一、熱處理:各種金屬的局部或整體淬火、退�、回火、透熱�
    �、熱 � � :整件鍛打、局部鍛�、熱鐓、熱��
    �、焊 接:各種金屬制品釬焊、各種刀具刀片、鋸片鋸齒的焊接、鋼管、銅管焊�、同種異種金屬焊��
    四、金屬熔煉:�、銀、銅、鐵、鋁等金屬的(真空)熔煉、鑄造成型及蒸發(fā)鍍膜�
    �、高頻加熱機其它應用:半導體單晶生長、熱配合、瓶口熱�、牙膏皮熱封、粉末涂�、金屬植入塑��
    �、加熱器是當今社會的電加熱設�,它不但有高品質(zhì),長壽命。它對于流動的液體�

維庫電子�,電子知識,一查百��

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