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电加热器

 bbbo 2011-10-06
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电加热器

电加热元件(器)介绍

    所谓电加热元件是以电热丝或其他直接通电发热体作为基础发热件的介质加热单元功能件。为满足固定、安装、功率扩展、安全保护和控制要求而采用的有一定机架结构、电路与电加热元件的组合,称为电加热器
    电加热元件(器)经历相当长历史的技术发展,在传统结构上已相当成熟。目前的技术发展趋势,主要是三个方面:一是新的发热材料和发热体的出现,带出新的电热元件的技术发展,例如电热膜的出现、以高分子为基材的带状自限温加热电缆的出现而发展出的电热元件;二是新的主机配套要求或新的环境要求推动新的电热元件的技术发展,例如户式中央空调专用的辅助电加热器的诞生等;三是提高电热元件发热效率,追求最大节能性是电热元件技术发展的又一主导方向。三个发展方向综合起来说,是发展全新的产品水平;发展更广的应用水平,发展最佳的利用水平。
    镇江东方在学习借鉴国外先进技术和经验的基础上,已覆盖在电热元件技术三个主导方向的发展上都有了重大突破。产品结构形式主要在应用领域,并有批量产品出口。
    镇江东方公司根据使用环境、介质条件、功率和温度要求,在结沟设计、材料选择、功率扩展组合、安装固定条件、安全保护和控制要求等方面,已形成了具备自主知识产权特色的产品类型。其代表性的产品如下:

(1)中央(户式中央)空调辅助电加热器

    中央(户式中央)空调辅助电加热器是镇江东方公司专门为中央空调和户式中央空调设计和配套的辅助加热装置,已经取得国家实用新型专利。大家知道,中央(户式中央)空调在功率设计时,一般以制冷为原则。制冷时,室外与制冷后的室内温度温差通常为10℃左右,以此设定制冷量和热泵循环系统功率。而在冬季制热时,在没有其他供暖系统的淮河以南地区,室外与制热后的室内温差常常达到20℃以上,按制冷功率测算,制热时设计的标准供热工况是室外温度为7℃。这就造成热泵循环系统是低于实际制热需要的。为了补充实际制热需要不足部分,就需要在原有热泵循环系统的基础上增加辅助热源。技术研发人员为此作了创新性设计开发。
    这里有一个问题,由于辅助加热器在中央空调热泵进水管前的位置,对整个循环系统是一段阻尼,要求热泵适当增大功率。在中央空调系统热泵已经确定的条件下,增加辅助加热装置是否影晌正常工作?我们的回答是;一般情况是不会影响正常工作的。因为热泵功率的设计选择时,往往是在极限状态下仍有裕度的。而辅助加热器的阻尼功率损耗与热泵功率相比很小,不会影响热泵系统的正常工作。
    辅助加热器适用的电热元件主要是高性能水介质管状电热元件。适用于220V或380V三相电源,功率范围为2~800kW,特殊需要的功率范围可以延伸。
    辅助加热器的发展主要朝向以下几个方面:一是管状加热元件本身的改进和发展;二是控制系统向着智能化方向和可靠性更高的方向发展;三是向着与热泵系统一体化设计方向发展。

(2)风道式辅助电加热器

    因中央(户式中央)空调风道过长,有一定的热损失;或因室外环境温度过低,致使实际末端或适当位置配套风道式辅助电加热器以补充供应不足的热量。风道式辅助电加热器有220V或380V,功率范围为1一200kW。
    风道式辅助电加热器主要采用带缠绕散热翅片的管状电热元件组合件(器)或其他具有高效节能效果的电加热元件组合件(器)结构,如裸露发热丝结构或陶瓷PTC铝散热片式电热元件组合件(器)。
    带缠绕散热翅片的电热管是用具有技术诀窍的特殊工艺方法在电热管上螺旋缠绕上不锈钢散热带(俗称“翅片”),这大大提高了管状电热元件在风速条件下的散热效率。
    裸露式发热丝电热元件除去了不必要的热传导环节,由发热丝直接在流动空气介质中散热,减少了热传导热损耗,是一种高效节能加热元件。这类产品由于其结构特点和优异的性能,为越来越多的客户的认可和采用,已经成为一种新的成长型发展的产品。

(3)高性能管状电热元件

    如前所述,中央(户式中央)空调辅助加热器及风道式辅助加热器的主要电热元件为高性能管状电热元件。管状电热元件是目前行业中生产量最大的主导产品。其用途非常广泛,如家用空调加热件、冰箱、冰柜、展示柜融霜加热器,各式小家电用电器加热元件等,甚至用于太阳能热水器和电锅炉。可以单管使用,也可多管组合;可以为双端出线结构,也可制成单端产品;可以直管,也可弯管成一个形状,适应空间平面布置。可以不带散热片,也可带散热翅片;适用加热介质有空气、水、油或其他非强腐蚀液体以及金属等等。管状电热元件主要在提高可靠性和寿命上进行改进,在少维修、无维修设计方向上求得新的发展。

(4)高效节能管状电热元件

    高效节能管状电热元件采用了特殊合金的发热丝。这种发热丝具有特殊温度——功率特性,近似于PTC(Positive  Temperature Coefficient正温度系数)性质。做成的高效节能管状电热元件,在升温时,温度低、功率大、升温迅速,功率随风速而改变;在达到工作温度时自动大幅度降低功率,实现无控温装置条件下的基本恒温。这种产品已成为重点开发和重点发展的高效节能产品之一。由于具有常规管状电热元件更新换代升级产品的特点所以尤其应在特殊合金发热丝性能加以改善,提高其机械性能和PTC功能、指标,提高功率保持性,以达到一个新的水平。

(5)陶瓷PTC带铝散热片式电热元件

    钛酸钡基类陶瓷材料,是一种PTC材料。在一定温度点(称之为“居里温度”)以下电阻值相对较小,约为几百欧姆至几千欧姆。一旦达到和超过居里温度,电阻急剧增大几个数量级,因此称为“热敏电阻”材料。它的特性还表现在居里温度以下的一段温度区间中,具有弱NTC(Negative Temperature Coefficient负温度系数)性质。因此,以这种材料作为发热材料,显示了很重要的特点:室湿卞升温度迅速,功率大.到了居里温度(往往与工作温度相对应)时,电阻急剧增大,使之实现恒温。而且这是一个可逆的循环实现过程。
    陶瓷PTC加热器耐久性(功率衰减)曲线平缓,因此使用寿命长。标准规定工作1000小时,功率衰减应≤10%,一般可达到近似于5%,性能明显优异。
    一般陶瓷PTC加热器使用套嵌装铝散热片或铝波纹片散热。特别是铝散热片结构的陶瓷PTC加热器刚度不好,易弯曲变形、造成加热器性能畸变,不能正常工作。为此,东方公司采用了一种加强结构的铝散热片陶瓷PTC加热器,刚度大为提高,可靠度得到明显改进,这使东方公司的陶瓷PTC产品争取到更多的顾客和更大的市场。
    但是陶瓷PTC也有缺点:它不具备特殊合金发热丝的柔绕性,不能随意弯曲;也不能按需要制成单片很长的发热片。较大的功率都需要若干陶瓷PTC片串联来达到。固定这些PTC片,并使热盆传导到外表面,也受到结构上的约束。因此这类电加热元件目前手工作业工序较多,生产难以机械化、自动化。有的PTC可以做成插入式电加热器,用于特殊机件内部加热。
    随着家用空调为代表的家用电器产品能效比要求的法规化,陶瓷PTC电热元件由于其优异的性能而成为一种极具发展潜力的电热元件。
    陶瓷PTC加热器的发展要求:是结构上的改进和改善,二是PTC片本身性能的提高。这都有赖于行业中能人志士的努力。

(6)电加热带(线)系列电热元件

    对一些特殊形状机械结构部位要求的预热、保温的位置或场合,可以使用一类柔性、缠绕性很好的电加热元件,这就是电加热带、电加热线等产品。
    电加热带(线)是以发热丝外裹有(双层)耐高温的导热柔性绝缘材料(如玻璃纤维和高温硅橡胶)的柔性电热元件,可以很好的缠绕在加热部件位置上。为了保证缠绕后的固定,有时还辅助加上不锈钢带固定装置等。目前,电加热带(线)主要用于压缩机曲轴箱外壳预热和寒冷地带输油管道的保温。但随着技术的发展,应用范围也越来越大。从而也推动电加热带(线)本身的发展。

(7)铝箔片式电加热器

    铝箔片式电加热器其本质是将电加热线呈一定平面片状排列,并粘结金属作为主要导热散热体。两端用软导线引出并连接必要接插端子的电加热件。可供电冰箱或类似制冷设备化霜用以及其他工况条件的加热用。在许多特殊的需要平面或包容面加热的场所,也越来越多地使用这种加热器件,以保障加热的可靠性和均匀性。这种加热器主要为家用,电压多在250V以下(也有少量的超过250V).所用材料卫生等级常为食品级,以防污染。
    铝箔片式电加热器的发展侧重于适合特殊工况需要的各式规格形状的铝箔式电加热器,以引导和满足市场的需求。在生产线布局上要尽可能柔性化,以适应规格形状的变化。

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