電加熱器

電加熱器工作原理

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質(zhì)通過管道在壓力作用下進入其輸入口，沿著電加熱容器內(nèi)部特定換熱流道，運用流體熱力學(xué)原理設(shè)計的路徑，帶走電熱元件工作中所產(chǎn)生的高溫?zé)崮芰浚贡患訜峤橘|(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)部控制系統(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)發(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源，避免加熱物料超溫引起結(jié)焦、變質(zhì)、碳化，嚴(yán)重時導(dǎo)致發(fā)熱元件燒壞，有效延長電加熱器使用壽命。

電加熱器應(yīng)用范圍

流體防爆電加熱器典型的應(yīng)用場合主要有：

⒈化工行業(yè)的化工物料升溫加熱、一定壓力下一些粉末干燥、化工過程及噴射干燥。

⒉碳?xì)浠衔锛訜幔ㄊ驮?、重油、燃料油、?dǎo)熱油、滑油、石臘等

⒊工藝用水、過熱蒸汽、熔鹽、氮（空）氣、水煤氣類等等需升溫加熱的流體加溫。

⒋由于采用先進的防爆結(jié)構(gòu)，設(shè)備可廣泛應(yīng)用在化工、軍工、石油、天然氣、海上平臺、船舶、礦區(qū)等需防爆場所。

電加熱器功能特點

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(yīng)快、控溫精度高，綜合熱效率高。

⒊加熱溫度高：加熱器設(shè)計最高工作溫度可達850℃。

⒋介質(zhì)出口溫度均勻，控溫精度高。

⒌應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強：該加熱器可適用于防爆或普通場合，防爆等級可達dⅡB級和C級，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(shè)計表面功率負(fù)荷低，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：根據(jù)要求通過加熱器電路設(shè)計，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)網(wǎng)。

⒏節(jié)能效果顯著，電能產(chǎn)生的熱量幾乎100%傳給加熱介質(zhì)。

將電能轉(zhuǎn)變成熱能以加熱物體。是電能利用的一種形式。與一般燃料加熱相比，電加熱可獲得較高溫度（如電弧加熱，溫度可達3000℃以上），易于實現(xiàn)溫度的自動控制和遠(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)部直接生熱，因而熱效率高，升溫速度快，并可根據(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），容易實現(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，不污染環(huán)境。因此，電加熱廣泛用于生產(chǎn)、科研和試驗等領(lǐng)域中。特別是在單晶和晶體管的制造、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)電能轉(zhuǎn)換方式的不同，電加熱通常分為電阻加熱、感應(yīng)加熱、電弧加熱、電子束加熱、紅外線加熱和介質(zhì)加熱等。

電加熱器概述

電加熱是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的過程。自從發(fā)現(xiàn)電源通過導(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造。電熱的發(fā)展及普及應(yīng)用也與其它行業(yè)一樣，遵循著這樣一個規(guī)律：從先進的國家逐步推廣到世界各國；從城市逐步發(fā)展到農(nóng)村；由集體使用發(fā)展到家庭、再到個人；產(chǎn)品由低檔發(fā)展到高檔。十九世紀(jì)處于萌芽階段的電熱電器大都是拙劣的，最早出現(xiàn)是用于生活的電熱電器，1893年電慰斗的雛型首在美國出現(xiàn)并使用，接著到1909年出現(xiàn)電灶的使用，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)變?yōu)闊崮?。但是真正電熱電器工業(yè)的急速發(fā)展，卻是在用作電熱元件的鎳鉻合金的發(fā)明之后。1910年美國首先研制成功用鎳鉻合金電熱絲制作的電熨斗，這就從根本上改善了電熨斗結(jié)構(gòu)，使用熨斗迅速得到普及。到1925年在日本鍋中安裝電熱元件的產(chǎn)品，成為現(xiàn)代電飯鍋的原形。在這階段工業(yè)上也出現(xiàn)實驗室用電爐，熔膠爐、暖氣器等電熱產(chǎn)品。1910年至1925年是電熱電器歷史上的大發(fā)展階段，在家庭和工業(yè)方面，電熱電器各種品種的出現(xiàn)和普及應(yīng)用都得到了急速的發(fā)展，而尤以家庭方面為甚。所以鎳鉻合金的發(fā)明是奠定了電熱電器工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。

二十年代以后在新的應(yīng)用發(fā)展方面沒有上一時期多，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，各種器具都設(shè)計得更為美觀、耐用和堅固，而且大部分都有自動溫度和時控制。

電加熱器計量單位

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/cm^2： 1W/cm²=6.4516 W/in²

⒎壓力：Mpa

⒏導(dǎo)熱系數(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

電加熱器功率計算

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)中的熱損失

所有的計算應(yīng)以最惡劣的情況考慮：

最低的環(huán)境溫度

最短的運行周期

最高的運行溫度

加熱介質(zhì)的最大重量（流動介質(zhì)則為最大流量）

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（不涉及材料形式及規(guī)格）。

計算工藝過程所需的熱量。

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，考慮合適的安全系數(shù)，確定加熱器的總功率。

決定發(fā)熱元件的護套材料及功率密度。

決定加熱器的形式尺寸及數(shù)量。

決定加熱器的電源及控制系統(tǒng)。

電加熱器用途

根據(jù)《2013-2017年中國電加熱器行業(yè)發(fā)展前景前瞻與轉(zhuǎn)型升級分析報告》分析，電加熱器的用途主要是一下5個方面：

一、熱處理：各種金屬的局部或整體淬火、退火、回火、透熱；

二、熱 成 型 ：整件鍛打、局部鍛打、熱鐓、熱軋；

三、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、銅管焊接、同種異種金屬焊接；

四、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；

五、高頻加熱機其它應(yīng)用：半導(dǎo)體單晶生長、熱配合、瓶口熱封、牙膏皮熱封、粉末涂裝、金屬植入塑料。

六、加熱器是當(dāng)今社會最流行的電加熱設(shè)備，它不但有高品質(zhì)，長壽命。它對于流動的液體。

電加熱器電阻加熱

利用電流的焦耳效應(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熱。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，被加熱物體本身（如電加熱熨平機）便發(fā)熱。可直接電阻加熱的物體必須是導(dǎo)體，但要有較高的電阻率。由于熱量產(chǎn)生于被加熱物體本身，屬于內(nèi)部加熱，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)熱元件，由發(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上。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)熱元件所用材料，一般要求電阻率大、電阻溫度系數(shù)小，在高溫下變形小且不易脆化。常用的有鐵鋁合金、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)熱元件的最高工作溫度，根據(jù)材料種類可達1000～1500℃；非金屬發(fā)熱元件的最高工作溫度可達1500～1700℃。后者安裝方便，可熱爐更換，但它工作時需要調(diào)壓裝置，壽命比合金發(fā)熱元件短，一般用于高溫爐、溫度超過金屬材料發(fā)熱元件允許最高工作溫度的地方和某些特殊場合。

電加熱器感應(yīng)加熱

利用導(dǎo)體處于交變電磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流）所形成的熱效應(yīng)使導(dǎo)體本身發(fā)熱。根據(jù)不同的加熱工藝要求，感應(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)上用的交流電源，世界上絕大多數(shù)國家的工頻為50赫。感應(yīng)加熱用的工頻電源加到感應(yīng)裝置上的電壓必須是可調(diào)的。根據(jù)加熱設(shè)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(shè)備接在380伏的低壓電網(wǎng)上。

中頻電源曾在較長時間內(nèi)采用中頻發(fā)電機組。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50～1000千瓦范圍內(nèi)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，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，再把直流電轉(zhuǎn)變成所需頻率的交流電。由于這種變頻設(shè)備體積小，重量輕，無噪聲，運行可靠等，已逐漸取代了中頻發(fā)電機組。

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)變?yōu)楦哳l率、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瓦。

感應(yīng)加熱的物體必須是導(dǎo)體。當(dāng)高頻交流電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，即導(dǎo)體表面電流密度大，導(dǎo)體中心電流密度小。

感應(yīng)加熱可對物體進行整體均勻加熱和表層加熱；可熔煉金屬；在高頻段，改變加熱線圈（又稱感應(yīng)器）的形狀，還可進行任意局部加熱。

電加熱器電弧加熱

利用電弧產(chǎn)生的高溫加熱物體。電弧是兩電極間的氣體放電現(xiàn)象。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(dāng)電極間形成電弧時，電弧柱的溫度可達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體，被加熱物體必須是電弧的一個電極或是媒質(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。電弧加熱的特點是：電弧溫度高，能量集中，煉鋼電弧爐溶池的表面功率可達560～1200千瓦/平方米。但電弧的噪聲大，其伏安特性為負(fù)阻特性（下降特性）。為了在電弧加熱時保持電弧的穩(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值，同時為了限制短路電流，在電源回路中，必須串接一定數(shù)值的電阻器。

電加熱器電子束加熱

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發(fā)生器，又稱電子槍。電子槍主要由陰極、聚束極、陽極、電磁透鏡和偏轉(zhuǎn)線圈等部分組成。陽極接地，陰極接負(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場。由陰極發(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，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)線圈控制，使電子束按一定的方向射向被加熱物體。

電子束加熱的優(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調(diào)整電子束轟擊部分的面積；③可增加功率密度，以使被轟擊點的物質(zhì)在瞬間蒸發(fā)掉。

電加熱器紅外線加熱

利用紅外線輻射物體，物體吸收紅外線后，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏患訜帷?

紅外線是一種電磁波。在太陽光譜中，處在可見光的紅端以外，是一種看不見的輻射能。在電磁波譜中，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赫之間。在工業(yè)應(yīng)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(yuǎn)紅外線區(qū)；15.0～1000微米為極遠(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樣。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內(nèi)，以得到良好的加熱效果。

電紅外線加熱實際上是電阻加熱的一種特殊形式，即以鎢、鐵鎳或鎳鉻合金等材料作為輻射體，制成輻射源。通電后，由于其電阻發(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)，如同普通照明燈泡。輻射體通電后發(fā)熱（溫度比一般照明燈泡低），從而發(fā)射出大量波長為1.2微米左右的紅外線。若在玻璃殼內(nèi)壁鍍反射層，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器。燈型和管型發(fā)射的紅外線的波長在0.7～3微米范圍內(nèi)，工作溫度較低，一般用于輕、紡工業(yè)的加熱、烘烤、干燥和醫(yī)療中的紅外線理療等。板型紅外線輻射源的輻射表面是一個平面，由扁平的電阻板組成，電阻板的正面涂有反射系數(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去。板型的工作溫度可達到1000℃以上，可用于鋼鐵材料和大直徑管道及容器的焊縫的退火。

由于紅外線具有較強的穿透能力，易于被物體吸收，并一旦為物體吸收，立即轉(zhuǎn)變?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，因此，紅外線加熱應(yīng)用發(fā)展很快。

電加熱器介質(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質(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)部出現(xiàn)等量而極性相反的電荷的現(xiàn)象），從而將電場中的電能轉(zhuǎn)變成熱能。

介質(zhì)加熱使用的電場頻率很高。在中、短波和超短波波段內(nèi)，頻率為幾百千赫到300兆赫，稱為高頻介質(zhì)加熱，若高于300兆赫，達到微波波段，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的；而微波介質(zhì)加熱則是在波導(dǎo)、諧振腔或者在微波天線的輻射場照射下進行的。

電介質(zhì)在高頻電場中加熱時，其單位體積內(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)的相對介電常數(shù)，δ為電介質(zhì)損耗角，E為電場強度。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的平方、電場的頻率f以及電介質(zhì)的損耗角δ成正比。E和f由外加電場決定，而εr則取決于電介質(zhì)本身的性質(zhì)。所以介質(zhì)加熱的對象主要是介質(zhì)損耗較大的物質(zhì)。

介質(zhì)加熱由于熱量產(chǎn)生在電介質(zhì)（被加熱物體）內(nèi)部，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)加熱在工業(yè)上可以加熱熱凝膠，烘干谷物、紙張、木材，以及其他纖維質(zhì)材料；還可以對模制前塑料進行預(yù)熱，以及橡膠硫化和木材、塑料等的粘合。選擇適當(dāng)?shù)碾妶鲱l率和裝置，可以在加熱膠合板時只加熱粘合膠，而不影響膠合板本身。對于均質(zhì)材料，可以進行整體加熱。

鑄鋁電加熱器是電加熱器的一種。

電加熱器品種包括：鑄鋁加熱器、鑄鐵加熱器、石英管加熱器、不銹鋼電加熱管、10號鋼加熱管、帶纏繞散熱片加熱管、VC443、VC442、VC441、VC432感應(yīng)加熱器、熱板組合件、真空擴散泵電加熱盤、無塵加熱器、熱電偶、高溫線、陶瓷加熱瓦、電阻絲等各種規(guī)格。

該系列加熱器產(chǎn)品：電阻絲均采用進口鎳鉻絲、優(yōu)質(zhì)的絕緣材料。具有設(shè)計合理、加工精細(xì)、精確、熱效率高、節(jié)能、安全可靠等特點。

使用方法及維護：

1、首先檢查使用現(xiàn)場的電源電壓是否與本產(chǎn)品的額定電壓 相符，如果不同，應(yīng)配備與本產(chǎn)品額定電 壓相同的電源電壓。

2、為了確保安全，切記在用電設(shè)備外殼要可靠接地。

3、電加熱器產(chǎn)品存在三個月以上再使用時，應(yīng)在允許條件下斷續(xù)通電自行烘干，加熱十分鐘停電半小時，連續(xù)三至四次以排出電熱元件內(nèi)部的潮濕。

4、電加熱器在保管期間應(yīng)注意防潮腐蝕，存放在通風(fēng)良好的場所。

使用說明：

1)工作電壓不得超過額定值的10%；

2)接線部分放在加熱層、保溫層以外，外殼應(yīng)有效接地；

3)應(yīng)放在干燥處、若因長期放置，絕緣電阻低于1MΩ時，可在攝氏200度左右的烘箱中烘烤5-6小時，即可恢復(fù)正常。

鑄鋁加熱器外形圖

反應(yīng)釜電加熱器是廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、建材、化工、顏料、樹脂、油漆、食品等行業(yè)的加熱器。

反應(yīng)釜電加熱器具有加熱迅速、耐高溫、耐腐蝕、衛(wèi)生、無環(huán)境污染、無需鍋爐自動加溫、使用方便等特點。配套溫度智能全自動能控制柜。

反應(yīng)釜防爆電加熱器可應(yīng)用在工廠Ⅱ區(qū)防爆場所，防爆等級可達ExdⅡCT1-4。 2100433B