类别: 加热材料 , 加热元件

在本部分中,元件的定义是加热线材与任何支撑和连接材料的组合。 配备加热元件的电器用于家庭和工业应用。

家庭应用包括烹饪、流体加热、干燥、熨烫、空间加热和特殊用途,例如床、养鱼缸、桑拿浴室、烙铁和脱漆剂的加热。 典型的工业应用是油墨、涂料和油漆的热处理、硬化和干燥。 在车辆中,座椅、发动机和后视镜经常采用电加热。

CaptionBash test of alloys.电器和加热元件必须满足性能、原材料和制造成本以及寿命和安全方面的要求。

这些要求可能相互矛盾。 长使用寿命和高安全性意味着线材温度低,这会导致加热时间长,而且原材料成本往往也很高。 家用取暖电器不得造成人身伤害或财产损失。 每个市场的安全规范可能会影响电器和元件的设计并限制其温度。

精心设计的元件的使用寿命取决于所用线材的品牌和类型。 我们的 FeCrAl 和 NiCr(Fe) 线材在高温下具有出色的性能,并且使用寿命较长。 需要注意的是,线材使用寿命会随着线材直径的增加和线材温度的降低而延长。

线材温度

CaptionLife test of 4 mm wire.对于嵌入式和支撑元件类型,线材温度取决于线材和元件表面负荷。 对于悬挂元件类型,大多数情况下无法定义元件表面负荷。 除了表面负荷之外,环境温度、散热条件以及其他元件的存在和位置都会影响线材温度,因而也会影响线材表面负荷和元件表面负荷的选择。

表面负荷

计算元件时,电压和额定值通常已知。 加热元件的表面负荷是指额定值除以通电线材的元件表面积。 通常,上述表格会列出表面负荷的范围,而不是单个数字。 该范围内的选择取决于元件的要求。 它还取决于电压、额定值和可用尺寸。 高电压和低额定值会导致线材较细,在相同温度下,细线材的使用寿命比粗线材短,因此需要低线材表面负荷。

然后线材表面确定为额定值与线材表面负荷之比。

表面和电阻

计算冷态电阻后,求出表面与电阻之比。 “用于工业炉的电阻加热合金和系统”手册中列出了所有线材类型和线材尺寸的这个比率,因此可以从这些表中轻松找到正确的线材尺寸。

卷材参数

必须计算卷材与线材直径之比 (D/d),以检查卷材是否易于制造。 建议的比率 (D/d) 应在 5-12 范围内。 如果是支撑元件,则必须将该比率与第 17 页的变形曲线进行比较。当卷材长度和直径已知时,可根据附录中的公式 [17] 估算卷材间距 (s)。 卷材间距 (s) 通常是线材直径 (d) 的 2-4 倍。 对于石英管加热器,通常使用较小的间距。 此类元件中由 Kanthal® FeCrAl 制成的预氧化卷材可紧密缠绕使用。

对于陶瓷螺纹杆上的直丝以及许多悬挂式元件,线材长度是固定的。 然后可以计算每米的电阻,并从“用于工业炉的电阻加热合金和系统”手册的表格中找到线材尺寸。 如果这导致扁带的表面负荷过高,则可以选择具有相同横截面的更宽且更薄的扁带。

金属护套管状元件

CaptionGlowing coil inside tubular heating elements.金属护套管状元件的计算更加复杂,因为元件压缩后,电阻降低了 10% 至 30%。 对于此类元件,首先根据元件的用途确定管材表面负荷。 线材表面负荷通常要大 2 至 4 倍。 根据额定值和电压计算出电阻后,必须增加 10% 至 30% 才能得到卷绕后的电阻。 当元件减少时,线材表面将缩小 2% 至 7%。 由于是通过轧制压缩来增加管长,因此管表面通常保持不变。

加热元件的设计计算: 示例(PDF 文档,103 kB) (PDF document, 103 kB)