影响电热管电热效率之因素汇总:此前所发表的全部内容概括成一句话,即热传路径上的热阻累计大小决定电热管的电热效率,所以我分析此问题时只要针对热传路径上各种过程是否会减小热阻的可能性来进行分析得到答案:
A、材料的三大因素
1、镁粉的纯度问题:氧化镁纯度大小直接决定了镁砂的导热系数,导热系数愈大,热阻愈小。热传效率愈高,这是材料问题,现只给出结论,详细方法专题讨论。
2、镁粉的密度问题:密度大小由填充密度、缩管或整形密度来决定电热管最终的密度。密度值愈大,电热效率愈高,反之愈低,工程考试解决的方式从以下方面去改进:
a、管材选用时口径的选择方法一定要计算正确,即通过面积压缩比的变化率来预估电热管最终密度是否满足3.05g/cm3之最低要求,例如一支φ9.4×0.6的不锈钢管,最终成管为φ8,试论证此方案的可行性,基本的评估计算方式如下:
①空管内截面积S1= ≈52.81mm2
②成形后管内截面积S2=≈36.32mm2
③管面积压缩比值为A= ≈0.688
在填充过程中,目前镁粉颗粒搭配及设备匹配较理想的时候,原则上保证2.35g/cm3的指标可以达到,而在最终3.05g/cm3的最低管内密度要求指标下,此时密度的增加值为: =1.297倍。
而经过上述面积压缩比计算出A=0.688,即面积减少了31.2%。故相对于镁粉密度增加了31.2%,此时管内的真实密度值理论上为2.35×131.2%=3.08g/cm3,故可以判断此选择为正确的,当然上述结论正确的是缩管过程管壁没有拉薄为前题。
b、镁粉目数搭配与填充密度之关系
目前在应用的镁粉表中,基本颗粒在所有说明书中都标明为40~325目范围,各种目数搭配比例不同时,其流速是完全不同的结果;在此过程中,一是制造商(镁粉)是否按此比例进行搭配,实际使用检验数据基本存在粗砂和细砂严重超标的问题;二是此产品长途运输过程中必定会出现不同目数砂粒的分筛现象,在使用前如无重新混合而直接倒入粉仓使用,则流速就无法确保;三是我们曾介绍过的填充机在震荡的过程中一定会造成粉仓砂粒的分筛,故当操作时为什么同样的管其填充重量有较大区别就是因为上述三大因素,当然影响流速的因素除目数搭配比率之外,防潮剂的粘湿性对流速也有相当大的影响,这也是镁粉厂所必须实时关注的一个细节。
B、结构设计
众所周知,螺旋状发热丝的外径至金属壳体内壁之距离愈大,其电气绝缘耐压值就愈高,但热传路径就增加,这种路径的增加相当在热传路径上串接了一个衰减器,必然导致电热效率的下降,而缩短这种爬电距离所存在的不利点是常态耐压值将出现较大的下降,现在的关键是要如何评估电热效率偏低而对电热管性能影响而最终作出权衡。
发热丝单位时间所产生热量是一常量值,由于各种因素导致热传效率的下降,而在管内逐步产生热积聚,这种现象一旦发生,除加速防潮材料快速碳化之外,热态击穿比例将大幅增加,而且随着管内温度的增加,管的热疲劳程序也会加剧出现刚性强度的下降,爆管现象几率的增加是一种危险的结果,这种管内温度的增加,除CT效应导致在线功率下降之外还将导致发热丝因工作环境温度增加而加速高温氧化,从而缩短寿命等一系列问题,从笔者在综述上面内容的结果看,提高精度确保同心度的同时,以减少爬电距离提高电热效率之功率具有极为重大的现实意义,而且是大势所趋。
上述以镁砂特征和爬电距离为对象描述了对电热效率之间的关系,但是除上述内容对电热效率有较大影响之外,还有热传路径上的最后环节,即管壳材料,除管壁厚度对热阻有关联之外,还要关注在目前四大应用材料中热阻由小至大的基本排列次序:
铜→铝→铁→不锈钢,按实际允许条件时尽可能采用导热性较好的材料,这对提高电热效率和提高电热管的性能寿命有一定的促进作用。
在结束本文内容介绍之际,说明一点:以上内容只是主要热阻部分所产生的负面内容介绍,并非包括所有因素,如硅油种类、含量多少以及电热管电镀层材料类型厚度等等因素均会对电热效率的高低产生一定的影响,请关注此项目的同行自行完善条目管理的内容。
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