高温电热管一般以金属管为外壳,如不锈钢管、铜管等,沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝,常见的有镍铬合金丝、铁铬合金丝等,其空隙填充压实具有良好绝缘导热性能的氧化镁砂,管口两端用硅胶等材料密封.高温电热管的加热效率主要受以下因素影响:
电热管自身因素
材质:
发热丝材料:不同的合金材料具有不同的电阻率和耐高温性能。例如,镍铬合金丝电阻率较高,发热效果好,且能在较高温度下稳定工作,可有效提高加热效率;铁铬合金丝则成本相对较低,但在高温下的性能可能稍逊一筹.
管壳材料:管壳材料的导热性对加热效率影响显著。铜、铝等导热系数大的材料作管壳,热传递速度快,能使热量快速散发到被加热物体,提高加热效率;而不锈钢等导热性较差的材料作管壳时,热阻较大,加热效率相对较低.
填充物:电热管内的填充物一般为氧化镁粉等绝缘导热材料,其纯度、密度和目数搭配等会影响加热效率。高纯度、高密度且目数搭配合理的氧化镁粉,导热性能好,能有效传递热量,提高电热管的整体加热效率;反之,若填充物质量不佳,则会增加热阻,降低加热效率.
结构设计:
发热丝形状与间距:螺旋状发热丝的外径至金属壳体内壁的距离,即爬电距离,对加热效率有影响。爬电距离越大,电气绝缘耐压值越高,但热传路径增加,热阻增大,导致电热效率下降;反之,缩短爬电距离可提高电热效率,但需权衡耐压值的降低风险.
管径与长度:在功率一定的情况下,管径较粗、长度较短的电热管,电阻相对较小,通过的电流较大,产生的热量较多,加热效率相对较高;而管径较细、长度较长的电热管,电阻大,电流小,加热效率则相对较低.
外部使用环境因素
加热介质:
热导率:加热介质的热导率越高,热量传递速度越快,加热效率越高。例如,水的热导率比空气高,用电热管加热水时,热量能更快地传递到水中,使水温快速上升;而加热空气时,由于空气热导率低,加热效率相对较低.
粘度与流动性:对于液体加热介质,粘度越低、流动性越好,越有利于热量的传递和循环,可提高加热效率。若液体粘度高、流动性差,会阻碍热量传递,降低加热效率.
稳定性:加热介质在高温下的稳定性也很重要。若介质在加热过程中发生分解、变质等化学反应,可能会影响其热导率等性能,进而降低加热效率,甚至对电热管造成损害.
初始温度:被加热物体或介质的初始温度越低,与电热管之间的温差越大,热量传递的动力就越大,加热速度越快,加热效率相对越高;反之,初始温度高则加热效率会降低.
环境温度:环境温度高会使电热管向周围环境的散热增加,降低热量用于加热被加热物体的比例,从而导致加热效率下降;而在低温环境下,散热相对较少,加热效率会有所提高.
水垢或积尘:当电热管用于加热水时,水中的杂质可能会在电热管表面形成水垢,水垢的导热系数远低于金属,会增加热阻,阻碍热量传递,使加热效率大幅降低。此外,在干烧等情况下,电热管表面若积尘过多,也会影响散热和热量传递,降低加热效率.
电气参数因素
功率:电热管的功率越大,单位时间内产生的热量越多,加热速度越快,加热效率在一定程度上也会提高。但需注意,功率的选择应根据实际加热需求和被加热物体的特性来确定,否则可能会造成能源浪费或影响加热效果.
电压:电压对电热管的加热效率也有影响。当实际电压低于电热管的额定电压时,通过电热管的电流减小,产生的热量减少,加热效率降低;而当电压过高时,虽热量增加,但可能会超出电热管的额定功率范围,导致电热管过热甚至损坏,影响其使用寿命和加热效率.