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2014-4-16 閱讀(1241)
金屬管狀電熱元件的設計程序較為復雜，相關參數較多，要合理*化的確定電阻絲綜合數據，往往需要反復計算，而這些參數的計算又是一環套一環，所以說*方案的確定必須花費一定精力和時間。因此說如何快速計算，提高工作效率也是電熱制造行業廣大技術人員的共同愿望。
金屬管狀電熱元件的設計程序較為復雜，相關參數較多，要合理*化的確定電阻絲綜合數據，往往需要反復計算，而這些參數的計算又是一環套一環，所以說*方案的確定必須花費一定精力和時間。因此說如何快速計算，提高工作效率也是電熱制造行業廣大技術人員的共同愿望。
1、電阻加熱基本原理及相關內容
將電能轉換為熱能，并加以利用是電學中的一個重要效應。
其以電轉化為熱的方式也是多種的，有等離子加熱、電子束加熱、電弧加熱、感應加熱和電阻加熱(不單純限于電阻絲加熱)。
1.1電阻加熱：利用導體的電阻而產生熱量在相關媒界物質的輔助下加熱各種物質是電阻加熱的基本原理和工作原理。電阻加熱的依賴材料有多種，但是以合金電阻絲作為發熱材料是用途zui廣泛的主流材料，而作為金屬管狀電熱體的電熱絲材料基本以鎳鉻Ni-Cr，鐵鉻鋁Fe-Cr-AL和帶鉬的鉻鋁Cr-AL-Mo為主要材料。對合金電阻絲zui基本的條件和技術要求有：電阻率、電阻值的均勻性、化學穩定性、抗氧化性、高溫強度等。
1.2電阻絲的相關參數
1.2.1電阻率
電阻絲的電阻率又稱電阻系數或比電阻，它是表示導體抵抗電流通過特性的一個電氣參數，導體的電阻率同電阻間的關系如下：
R=ρC/S
R—導體的電阻Ω
L—導體的長度m
S—導體的橫斷面積(截面積)mm2
ρ—導體的電阻率μΩ.m
電阻率同合金的化學成份、金相結構、工作溫度相關，是計算不同規格電阻絲米電阻值的重要數據。所以說我們可以通過以上公式，只要知道其材質的電阻率，就可以隨時計算出各種規格電阻絲的米電阻(每米長度的電阻值)。
1.2.2電阻絲的溫度系數
合金電阻絲隨著溫度的變化其電阻值(電阻率)也進行變化，這個變化的數值稱之為電阻溫度系數。在工作溫度下的電阻率Pt與20℃時的電阻率P20之比稱之為電阻率修正系數，其關系式如下：
Ct=Rt/R
Ct—溫度為℃時電阻溫度系數
Rt—溫度為t時的電阻值
R—溫度常溫狀態下的電阻值
如果已知某種牌號電阻絲Ct(電阻溫度系數)那么就可以利用以上關系式計算出不同溫度時的電阻值。
電阻絲的溫度系數在管狀電熱元件設計時是一個重要參數，直接影響產品的功率大小，實際工作中要參考上圖的大致變化曲線，同時要結合元件的實際工作狀況進行模擬測試，即在常溫狀態下電阻值與工作溫度下的阻值之比，根據這個系數(實測)確定常溫狀態下的電阻值。(這里指成品電阻值)
1.2.3表面負荷
絲表面負荷是指電熱絲的展開總長度的單位表面積所擔負的電功率值W/cm2。通常情況下元件的工作條件越差(散熱條件差)，絲表面負荷應選擇越小，反之元件的工作條件較好(散熱條件好)絲表面負荷相對可以選擇稍大，當然散熱條件取決于加熱物質、物體的大小、流體的流動、空氣的風速等等條件，如果說單純以加熱介質來定管表面負荷和絲表面負荷這是不全面的。比如說加熱元件功率是一樣，但是鑄造在1Kg鋁材和鑄造在3Kg材料中其散熱條件是不一樣。又如說同樣是流動空氣加熱風速不一樣其效果是不一要的。所以在考慮加熱介質的同時考慮其它條件來決定絲表面負荷才是可靠的。
電阻絲的表面負荷計算式為：
W/cm2=P/(D.л.L)
式中W/cm2—絲表面負荷
P—電功率
D—電阻絲直徑
L—展開長度
1.2.4繞制圈徑
根據管狀電熱元件中的額定電壓、額定功率、加熱介質條件及所選擇確定的絲表面負荷后，確定電阻絲規格并合理地、科學地組裝固定到電熱元件中央。要達到這一目的就必須要對電阻絲進行螺旋圈繞制(特殊的極少數產品不需要繞制)。在其它條件不變的情況下，合理選擇繞制芯棒，達到理想圈徑的電熱絲也是設計過程中的一個重要內容，具體如下：
A.繞制圈徑不宜太大、太大了會使電阻絲與金屬管的距離減小，這樣會降低元件的絕緣耐壓性能。其次圈徑太大會使電阻絲的機械張力(彈力)減小，這樣在加粉過程易帶來電阻絲下垂現象，從而帶來成品發熱不均勻結果。當然有時用戶來圖對引出棒的直徑要求就是大一點，那么我們仍然以整體性能考慮，應該什么樣的圈徑就是什么樣的圈徑，寧可把引出棒與電阻絲連接的一端減小直徑(見圖)進行連接，也不可以影響繞制圈徑的合理性。
B.圈徑不宜太小，繞制圈徑太小了會降低電阻絲產生的熱量不能快速地傳遞到金屬管外殼。由于不能快速地傳遞熱量，那必然會帶來自身溫度增高，從而縮短了產品的壽命。其次，對于少數特殊的產品，發熱區還很長，但是功率并不大，如果按照正常熱負荷計算電阻絲往往是在繞制后密繞長度太短，拉開后絲距太大，好像就逼著往繞制芯棒減小方面發展，其實大有不必，*可以把電阻絲選擇再大一點，或者采用雙絲繞制，這樣即可解決這一矛盾。
