电热器

电热器是将电能转换成热能的设备(转换效率不一定是100%)，与原来传统燃料发热相比，具有清洁卫生、没有污染、热效率高、方便控制和调节温度的优点，目前被广泛应用于日常生活中，如电饭锅、电褥子、电烙铁、电热水器等等都是电热器。

简介

工作原理

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电阻式电热器是利用电流通过具有电阻的导体时产生的热量来加热的。由于电流通过导体要克服导体的阻力要做功，而能的转化是靠做功来量度的，所以电流做多少功，就有多少电能转化成热能。电阻率大，一定线径的电阻线就会源源不断的发热，从而产生热效应，这就是电热器。

电热器分类

电热器都有一定的阻值，而它的电阻是又根据设定的功率来选用的，功率越大，总电阻就越小。 电热丝的电阻率有一个适当的范围，如果电阻率过大过小，就需要很短或很长、很细或很粗的电热丝，这样对大小功率的电热器都有制造和使用的困难。根据通电目的的不同，电热器可以分为纯电阻类和非纯电阻类，其中，纯电阻类电热器通电的目的只用于发热，非纯电阻类电热器是通电后电能转化为机械能同时线圈散热的电器，如电风扇等，而非纯电阻类又可以分为普通非纯电阻热点器和特殊非纯电阻热点器。

纯电阻电路

交流电路中如果只有电阻，这种电路就叫做纯电阻电路，如电灯，电烙铁，熨斗等等，只将电能转化为热能，其中电灯的光能是从发热的热量转化而来，因此它们都是纯电阻电路。

是电流。功率主要是和电阻率有密切联系。一般来说，同材质的电热丝，直径越大，电阻越小，功率也越大。绕成线圈后，线圈的大小和形状对功率没有太大的影响。

普通非纯电阻电路

普通非纯电阻电路的设备有发电机，电动机，电风扇、电解槽等，除了发热以外还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。普通非纯电阻电路设备的能量计算一般用到以下三个公式：

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其中，电压符号U ， 电流符号I ，电阻符号R ，R叫做物体的电阻系数或是电阻率，它与物体的材料有关，在数值上等于单位长度、单位面积的物体在20℃时所具有的电阻值。

常见的非纯电阻电路有远距离输电塔、电动机等等。

特殊非纯电阻电路

特殊非纯电阻电路的热量计算一般需要考虑以下几点：

（1）首先需要确定升温时间（H）和温度差（℃）。如果时间要求很短，所需加热功率就可能很大，浪费能源；如果时间过长，设备的准备时间就长，需要一个平衡点。

（2）主体设备以及连接管道内空气的体积（立方米）。

（3）空气比重1.16（Kg/m3），比热0.24kcal/kg℃.

（4）加热效率，一般为0.5~0.6。

加热功率可以按下列公式计算：加热功率（KW）=（体积X比重X比热X温度差）/（860X升温时间X加热效率）。

常见导体的电阻率

常见导体在20℃时的电阻率（Ω·m）如下：

银0.016

铜0.0172

金0.022

铝0.029

锌0.059

铁0.0978

铅0.206

汞0.958

碳25

康铜（54%铜，46%镍）0.50

锰铜（86%铜，12%锰，2%镍）0.43

电阻率

电热丝的一个重要参数，就是电阻率。电阻率过大，通入一定电流后，表面功率也就大。所以小功率的电器，就选用小直径小电流，但是电流的大小决定于电阻的大小，电热丝的长度和直径就是经过计算的。

大型工业电炉使用电热带，就是要加大表面积，保证表面功率不会超标。同时为了保证大功率，又必须有足够大的电流，这样每一根电热带的长度和断面面积和形状，都是综合考虑的。 所以电热器使用的电热丝（带），在设计一种电热器的时候，就要功率多方面的因素。 如：这种电热器需要的功率、电热器的技术要求、选用什么材料、这种材料的允许表面功率、电热丝（带）的截面面积、电热丝的长度、电热丝的形状（直行、螺旋、折线、缠绕等）等等。

电阻率大了，使用一定线径的电阻线绕制具有一定阻值的发热体时，所需电阻线的长度就短，这样减小了电热器的体积。要保证发热体在高温下仍能正常工作，绕制发热体的电阻线的熔点就要高。例如，电炉丝通常使用镍铬合金材料，耐温可超过1000℃。

发热元件发展趋势

金属发热元件

金属电热管是管状电加热元件，用金属管作外壳，管中放入合金电阻丝作发热体，在管内填实具有良好绝缘和导热性能的结晶氧化镁的一种电加热元件，随着远红外辐射涂料及其使用技术的发展，亦可在管壁发热部分加上远红外辐射涂层，成为远红外辐射电热元件。电热管特点：使用方便，具有升温快，热延性小，热效率高，耗电省，使用寿命长，它可以加热静止或流动的空气，可以浸在水内或其它液体中进行加热，并能熔炼轻金属与金属模具加热用。因而它已被国民经生产各部门广泛使用，诸如用于各行各业的硝石槽、水槽、油槽、酸碱槽的加热，以及各种空气加热炉，干燥箱，煮水器等。金属电热管采用优质不锈钢管材料以及耐高温绝缘填充材料和严格的工艺技术制成，管口经过特殊工艺密封，在相对湿度 85%情况下可正常工作。其最高工作温度为 800℃。

石英管

石英玻璃电热管，石英电热管是采用乳白石英玻璃管，在管内装进带有支架的螺旋状电热丝为发热元件，是目前唯一无涂层的选择性远红外辐射加热元件，与其它加热元件相比，光谱辐射匹配吸收特性好，长期使用辐射性能不退变，电热转换效率高，升温快、热惯性小，耐高温、耐腐蚀，热化学性能稳定性好，使用寿命长，绝缘强度高，无污染，与其它电加热元件相比可节能 30%左右。

卤素电热管

卤素电热管是一种密封式的发光发热管，内充卤族元素，能有效保证电热丝寿命。在烤炉使用中要求符合 GB/T241993 电工电子产品基本环境试验规程，和GB4706.1-19921 家用和类似电器的安全通用要求。

其有如下基本性能：

（1）电气性能稳定，电热功率稳定，升温快，电热转换率高达 70%。

（2）热效率高、加热不氧化、使用寿命可达 3000 小时以上，安全可靠。

（3）工作时发出的光以可见光和近红外光为主，84%以上集中在 0.75μm～3.5μm 区域。

陶瓷电热管

陶瓷远红外电热元件是在陶瓷基体上制作半导体厚膜，经高温烧结而成的具有正温度系数特性的远红外直热式电热元件。陶瓷电热元件膜与基体结合十分牢固，远红外发射率在 90%以上，具有发热温区宽、功率密度大、电热转换效率高、节能、安全（无明火）、寿命长，可在交、直流电压下工作，满足无感加热要求等特点，由于其能量主要集中在 4-10um 频段范围，特别适合有机材料的烘烤，对人体有治疗与保健功效。对工业、农业、国防、科研和民用电器等领域的传统加热方式具有良好的替代性与变革性。

陶瓷导电釉直热式远红外辐射电热管（简称陶瓷电热管 ）是新一代高科技节能电热产品，成功地解决了传统发热元件的诸多缺陷，如：碳化硅板、金属管、石英管、电热膜等传统电热材料升温慢转换效率低、寿命短、环境适应差、安全性能差等诸多缺陷。

碳纤维发热体

碳纤维是一种新型的高性能纤维增强材料，它具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电、导热和远红外辐射等诸多优异性能。它可以依复合材料形式减轻构件重量，从而提高构件的技术性能。现已广泛应用于航天航空、新型纺织机械、石油化工、医药器械、汽车、机械制造、建筑行业、文体用品、电信、电加热等高新技术领域。它的广泛应用将会极大的改变我们的生活方式和提高我们的生活质量。

碳纤维远红外电热线，以非金属材料碳纤维为发热体，热效率高达99%以上，不氧化、电阻值稳定，无磁场、可以折叠、洗涤。另外，他的远红外功能是用于保健产品的最佳材料，被誉为纤维中的“软黄金”。 碳纤维发热体是本世纪最具竞争力的高科技材料，它的出现在电热领域掀起了一场新的革命，碳纤维发热体替代金属发热体将成为一种必然的趋势。发热体具有功率余量大、耐高温、高热能力强、使用寿命长、且功率可随意调节等优点。碳纤维石英电热管产品具有如下基本性能特点 ：

（1）电气性能稳定；

（2）热效率高，比一般金属发热体节能 30%以上，升温速度极快；

（3）使用寿命长；

电热膜

电热膜属于非金属材料。它是将一种能导电的细片状或细粉末状物质，加上粘结剂调匀后，直接刷涂或喷涂 在玻璃、陶瓷或绝缘的金属载体上，再经过室温干燥、定温烧结而形成的薄层电阻，俗称电热膜，也称印刷电阻或喷涂电阻。电热膜基体材料则是一种极为稳定的密排六方晶体，不会氧化，熔点很高。电热膜即使受到划伤、断裂或有其它形式的损伤，也可以非常容易地用刷涂或喷涂法修复，是一种很有发展前途的新型材料。

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