是一種國際流行的電加熱設(shè)�。用于對流動的液�(tài)、氣�(tài)介質(zhì)的升�、保�、加熱。當(dāng)加熱介質(zhì)在壓力作用下通過電加熱器加熱�,采用流體熱力學(xué)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�(dá)到用戶工藝要��
電加熱是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的過�。自從發(fā)�(xiàn)電源通過�(dǎo)線可以發(fā)生熱效應(yīng)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�。電熱的�(fā)展及普及�(yīng)用也與其它行�(yè)一樣,遵循著這樣一�(gè)�(guī)律:從先�(jìn)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�(gè)人;�(chǎn)品由低檔�(fā)展到。十九世紀(jì)處于萌芽階段的電熱電器大都是拙劣的,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�,也就是說加熱從柴禾�(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)展,卻是在用作電熱元件的鎳鉻合金的發(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�。到1925年在日本出現(xiàn)在鍋中安裝電熱元件的�(chǎn)品,成為�(xiàn)代電飯鍋的原�。在這階段工�(yè)上也出現(xiàn)�(shí)�(yàn)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(yīng)用都得到了急速的�(fā)展,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(chǔ)�
二十年代以后在新的應(yīng)用發(fā)展方面沒有上一�(shí)期多,但是在這階段內(nèi)所有各種電熱電器都曾重新設(shè)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�(shè)�(jì)得更為美觀、耐用和堅(jiān)�,而且大部分都有自動溫度和�(shí)控制�
電熱�(shè)�(jì)
�(jì)量單�
⒈功率:W、Kw 1Kw=3.412BTU/hr英熱單位/小時(shí)=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(dǎo)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
加熱功率的計(jì)算有以下三�(gè)方面�
� �(yùn)行時(shí)的功�
� 起動�(shí)的功�
� 系統(tǒng)中的熱損�
所有的�(jì)算應(yīng)以最惡劣的情況考慮�
� 的環(huán)境溫�
� 最短的�(yùn)行周�
� 的運(yùn)行溫�
� 加熱介質(zhì)的重量(流動介質(zhì)則為流量�
�(jì)算加熱器功率的步�
� 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)�
� �(jì)算工藝過程所需的熱��
� �(jì)算系�(tǒng)起動�(shí)所需的熱量及�(shí)��
� 重畫加熱工藝流程�,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�(hù)套材料及功率密度�
� 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)�
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�(jìn)行加�。在工作中低溫流體介�(zhì)通過管道在壓力作用下�(jìn)入其輸入�,沿著電加熱容器�(nèi)部特定換熱流�,運(yùn)用流體熱力學(xué)原理�(shè)�(jì)的路徑,帶走電熱元件工作中所�(chǎn)生的高溫?zé)崮芰?,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(dāng)�(fā)熱元件超溫時(shí),發(fā)熱元件的�(dú)立的過熱保護(hù)裝置立即切斷加熱電源,避免加熱物料超溫引起結(jié)�、變�(zhì)、碳化,�(yán)重時(shí)�(dǎo)致發(fā)熱元件燒�,有效延長電加熱器使用壽命�
�(yīng)用范�
流體防爆電加熱器典型的應(yīng)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?xì)浠衔锛�?,包括石油原油、重�、燃料油�?dǎo)熱油、滑�、石臘等
⒊工藝用�、過熱蒸汽、熔�、氮(空)氣、水煤氣類等等需升溫加熱的流體加溫�
⒋由于采用先�(jìn)的防爆結(jié)�(gòu),設(shè)備可廣泛�(yīng)用在化工、軍工、石�、天然氣、海上平�、船�、礦區(qū)等需防爆場所�
功能特點(diǎn)
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(yīng)�、控溫精度高,綜合熱效率��
⒊加熱溫度高:加熱器�(shè)�(jì)工作溫度可達(dá)850��
⒋介�(zhì)出口溫度均勻,控溫精度高�
⒌應(yīng)用范圍廣、適�(yīng)性強(qiáng):該加熱器可適用于防爆或普通場合,防爆等級可達(dá)dⅡB級和C�,耐壓可達(dá)20MPa�
⒍壽命長、可靠性高:該加熱器采用特殊電熱材料制造,�(shè)�(jì)表面功率�(fù)荷低,并采用多重保護(hù),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(shè)�(jì),可方便�(shí)�(xiàn)出口溫度、流量、壓力等參數(shù)自動控制,并可與�(jī)算機(jī)�(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�,溫度可�(dá)3000℃以上),易于實(shí)�(xiàn)溫度的自動控制和�(yuǎn)距離控制,(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�,升溫速度快,并可根據(jù)加熱的工藝要�,實(shí)�(xiàn)整體均勻加熱或局部加熱(包括表面加熱�,容易實(shí)�(xiàn)真空加熱和控制氣氛加�。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)�。因此,電加熱廣泛用于生�(chǎn)、科研和試驗(yàn)等領(lǐng)域中。特別是在單晶和晶體管的制造、機(jī)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��
根據(jù)電能�(zhuǎn)換方式的不同,電加熱通常分為電阻加熱、感�(yīng)加熱、電弧加�、電子束加熱、紅外線加熱和介�(zhì)加熱��
電阻加熱
利用電流的焦耳效�(yīng)將電能轉(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(dāng)有電流流過時(shí),被加熱物體本身(如電加熱熨平機(jī))便�(fā)�。可直接電阻加熱的物體必須是�(dǎo)�,但要有較高的電阻率。由于熱量產(chǎn)生于被加熱物體本�,屬于內(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)生熱能,通過輻射、對流和傳導(dǎo)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�,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�、電阻溫度系�(shù)小,在高溫下變形小且不易脆化。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料。金屬發(fā)熱元件的工作溫度,根�(jù)材料種類可達(dá)1000�1500�;非金屬�(fā)熱元件的工作溫度可達(dá)1500�1700℃。后者安裝方�,可熱爐更換,但它工作時(shí)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(yīng)加熱
利用�(dǎo)體處于交變電磁場中產(chǎn)生感�(yīng)電流(渦流)所形成的熱效應(yīng)使導(dǎo)體本身發(fā)熱。根�(jù)不同的加熱工藝要�,感�(yīng)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�(yīng)加熱用的工頻電源加到感應(yīng)裝置上的電壓必須是可�(diào)�。根�(jù)加熱�(shè)備功率大小和供電�(wǎng)容量大小,可以用高壓電源�6�10千伏)通過變壓器供�;也可直接將加熱�(shè)備接�380伏的低壓電網(wǎng)��
中頻電源曾在較長�(shí)間內(nèi)采用中頻�(fā)電機(jī)組。它由中頻發(fā)電機(jī)和驅(qū)動異步電動機(jī)組成。這種�(jī)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�(shè)備體積小,重量輕,無噪聲,運(yùn)行可靠等,已逐漸取代了中頻發(fā)電機(jī)��
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�,再用電子振蕩管把直流電�(zhuǎn)�?yōu)楦哳l�、高電壓的交流電。高頻電源設(shè)備的輸出功率有從幾十千瓦到幾百千��
感應(yīng)加熱的物體必須是�(dǎo)�。當(dāng)高頻交流電流通過�(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體產(chǎn)生趨膚效�(yīng),即�(dǎo)體表面電流密度大,導(dǎo)體中心電流密度小�
感應(yīng)加熱可對物體�(jìn)行整體均勻加熱和表層加熱;可熔煉金屬;在高頻�,改變加熱線圈(又稱感應(yīng)器)的形狀,還可�(jìn)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(qiáng)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(dāng)電極間形成電弧時(shí),電弧柱的溫度可�(dá)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�(gè)電極或是媒質(zhì)。間接電弧加熱的電弧電流不通過被加熱物體,主要靠電弧輻射的熱量加熱。電弧加熱的特點(diǎn)是:電弧溫度�,能量集�,煉鋼電弧爐溶池的表面功率可�(dá)560�1200千瓦/平方米。但電弧的噪聲大,其伏安特性為�(fù)阻特性(下降特性)。為了在電弧加熱�(shí)保持電弧的穩(wěn)�、在電弧電流瞬時(shí)過零�(shí)電路電壓的瞬�(shí)值大于起弧電壓�,同�(shí)為了限制短路電流,在電源回路�,必須串接一定數(shù)值的電阻器�
電子束加�
利用在電場作用下高速運(yùn)動的電子轟擊物體表面,使之被加熱。�(jìn)行電子束加熱的主要部件是電子束發(fā)生器,又稱電子槍。電子槍主要由陰�、聚束極、陽�、電磁透鏡和偏�(zhuǎn)線圈等部分組成。陽極接�,陰極接�(fù)高位,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)�(diǎn)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�(diǎn)的物�(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�,將輻射能轉(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。在電磁波譜中,紅外線的波長范圍�0.75�1000微米之間,頻率范圍在3×10�4×10赫之間。在工業(yè)�(yīng)用中,常將紅外光譜劃分為幾�(gè)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(yuǎn)紅外線區(qū)�15.0�1000微米為極�(yuǎn)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�。因此應(yīng)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�(shí)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)三種。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�(gè)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器。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),工作溫度較低,一般用于輕、紡工業(yè)的加熱、烘�、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�(gè)平面,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(dá)�1000℃以�,可用于鋼鐵材料和大直徑管道及容器的焊縫的退火�
由于紅外線具有較�(qiáng)的穿透能�,易于被物體吸收,并一旦為物體吸收,立即轉(zhuǎn)�?yōu)闊崮?;紅外線加熱前后能量損失小,溫度容易控制,加熱質(zhì)量高,因�,紅外線加熱�(yīng)用發(fā)展很��
介質(zhì)加熱
利用高頻電場對絕緣材料�(jìn)行加熱。主要加熱對象是電介�(zhì)。電介質(zhì)置于交變電場中,會被反復(fù)極化(電介質(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�。在中、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(dá)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�(jìn)行的;而微波介�(zhì)加熱則是在波�(dǎo)、諧振腔或者在微波天線的輻射場照射下�(jìn)行的�
電介�(zhì)在高頻電場中加熱�(shí),其單位體積�(nèi)吸取的電功率為P=0.566fEεrtgδ×10(瓦/厘米�
如果用熱量表示,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(qiáng)�。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(qiáng)度E的平�、電場的頻率f以及電介�(zhì)的損耗角δ成正比。E和f由外加電場決�,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�,熱效率�,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�、紙張、木�,以及其他纖維質(zhì)材料;還可以對模制前塑料�(jìn)行預(yù)�,以及橡膠硫化和木材、塑料等的粘�。選擇適�(dāng)?shù)碾妶鲱l率和裝置,可以在加熱膠合板時(shí)只加熱粘合膠,而不影響膠合板本身。對于均�(zhì)材料,可以�(jìn)行整體加��
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(bào)告》分�,電加熱器的用途主要是一�5�(gè)方面�
一、熱處理:各種金屬的局部或整體淬火、退�、回�、透熱�
二、熱 � � :整件鍛�、局部鍛�、熱�、熱��
三、焊 接:各種金屬制品釬焊、各種刀具刀�、鋸片鋸齒的焊接、鋼管、銅管焊�、同種異種金屬焊��
�、金屬熔煉:金、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(jī)其它�(yīng)用:半導(dǎo)體單晶生�、熱配合、瓶口熱�、牙膏皮熱封、粉末涂�、金屬植入塑��
�、加熱器是當(dāng)今社會的電加熱設(shè)備,它不但有高品�(zhì),長壽命。它對于流動的液��