電加熱器（對流動(dòng)介質(zhì)做升溫等操作的設備）
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電加熱器
對流動(dòng)介質(zhì)做升溫等操作的設備
是一種國際流行的電加熱設備。用于對流動(dòng)的液態(tài)、氣態(tài)介質(zhì)的升溫、保溫、加熱。當加熱介質(zhì)在壓力作用下通過(guò)電加熱器加熱腔，采用流體熱力學(xué)原理均勻地帶走電熱元件工作中所產(chǎn)生的巨大熱量，使被加熱介質(zhì)溫度達到用戶(hù)工藝要求。
簡(jiǎn)介
概述
電加熱器
二十年代以后在新的應用發(fā)展方面沒(méi)有上一時(shí)期多，但是在這階段內所有各種電熱電器都曾重新設定而不斷改良，成為電熱電器歷史上的提高階段。在家用電熱電器方面，各種器具都設計得更為美觀(guān)、耐用和堅固，而且大部分都有自動(dòng)溫度和時(shí)控制。
功率計算
加熱功率的計算有以下三個(gè)方面：
運行時(shí)的功率
起動(dòng)時(shí)的功率
系統中的熱損失
所有的計算應以最?lèi)毫拥那闆r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(dòng)介質(zhì)則為最大流量）
根據工藝過(guò)程，畫(huà)出加熱的工藝流程圖（不涉及材料形式及規格）。
計算工藝過(guò)程所需的熱量。
計算系統起動(dòng)時(shí)所需的熱量及時(shí)間。
重畫(huà)加熱工藝流程圖，考慮合適的安全系數，確定加熱器的總功率。
決定加熱器的形式尺寸及數量。
決定加熱器的電源及控制系統。
用途
根據《2013-2017年中國電加熱器行業(yè)發(fā)展前景前瞻與轉型升級分析報告》分析，電加熱器的用途主要是一下5個(gè)方面：
二、熱 成 型：整件鍛打、局部鍛打、熱鐓、熱軋；
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；
六、加熱器是當今社會(huì )最流行的電加熱設備，它不但有高品質(zhì)，長(cháng)壽命。它對于流動(dòng)的液體。
防爆
工作原理
流體防爆電加熱器是一種消耗電能轉換為熱能，來(lái)對需加熱物料進(jìn)行加熱。在工作中低溫流體介質(zhì)通過(guò)管道在壓力作用下進(jìn)入其輸入口，沿著(zhù)電加熱容器內部特定換熱流道，運用流體熱力學(xué)原理設計的路徑，帶走電熱元件工作中所產(chǎn)生的高溫熱能量，使被加熱介質(zhì)溫度升高，電加熱器出口得到工藝要求的高溫介質(zhì)。電加熱器內部控制系統依據輸出口的溫度傳感器信號自動(dòng)調節電加熱器輸出功率，使輸出口的介質(zhì)溫度均勻；當發(fā)熱元件超溫時(shí)，發(fā)熱元件的獨立的過(guò)熱保護裝置立即切斷加熱電源，避免加熱物料超溫引起結焦、變質(zhì)、碳化，嚴重時(shí)導致發(fā)熱元件燒壞，有效延長(cháng)電加熱器使用壽命。
功能特點(diǎn)
電加熱器
⒉熱響應快、控溫精度高，綜合熱效率高。
⒊加熱溫度高：加熱器設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。
⒍壽命長(cháng)、可靠性高：該加熱器采用特殊電熱材料制造，設計表面功率負荷低，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(dòng)化控制：根據要求通過(guò)加熱器電路設計，可方便實(shí)現出口溫度、流量、壓力等參數自動(dòng)控制，并可與機算機聯(lián)網(wǎng)。
⒏節能效果顯著(zhù)，電能產(chǎn)生的熱量幾乎100%傳給加熱介質(zhì)。
將電能轉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(shí)現溫度的自動(dòng)控制和遠距離控制，（如車(chē)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部直接生熱，因而熱效率高，升溫速度快，并可根據加熱的工藝要求，實(shí)現整體均勻加熱或局部加熱（包括表面加熱），容易實(shí)現真空加熱和控制氣氛加熱。在電加熱過(guò)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。
加熱方式
電阻加熱
利用電流的焦耳效應將電能轉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，當有電流流過(guò)時(shí)，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，屬于內部加熱，熱效率很高。間接電阻加熱需由專(zhuān)門(mén)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(guò)輻射、對流和傳導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(lèi)一般不受限制，操作簡(jiǎn)便。
感應加熱
利用導體處于交變電磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應電流（渦流）所形成的熱效應使導體本身發(fā)熱。根據不同的加熱工藝要求，感應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，世界上絕大多數國家的工頻為50赫。感應加熱用的工頻電源加到感應裝置上的電壓必須是可調的。根據加熱設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(guò)變壓器供電；也可直接將加熱設備接在380伏的低壓電網(wǎng)上。
中頻電源曾在較長(cháng)時(shí)間內采用中頻發(fā)電機組。它由中頻發(fā)電機和驅動(dòng)異步電動(dòng)機組成。這種機組的輸出功率一般在50～1000千瓦范圍內。隨著(zhù)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，再把直流電轉變成所需頻率的交流電。由于這種變頻設備體積小，重量輕，無(wú)噪聲，運行可靠等，已逐漸取代了中頻發(fā)電機組。
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?chē)艌?chǎng)的影響。當電極間形成電弧時(shí)，電弧柱的溫度可達3000～6000K，適于金屬的高溫熔煉。
電子束加熱
利用在電場(chǎng)作用下高速運動(dòng)的電子轟擊物體表面，使之被加熱。進(jìn)行電子束加熱的主要部件是電子束發(fā)生器，又稱(chēng)電子槍。電子槍主要由陰極、聚束極、陽(yáng)極、電磁透鏡和偏轉線(xiàn)圈等部分組成。陽(yáng)極接地，陰極接負高位，聚焦束通常和陰極同電位，陰極和陽(yáng)極之間形成加速電場(chǎng)。由陰極發(fā)射的電子，在加速電場(chǎng)作用下加速到很高速度，通過(guò)電磁透鏡聚焦，再經(jīng)偏轉線(xiàn)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(diǎn)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(diǎn)的物質(zhì)在瞬間蒸發(fā)掉。
紅外線(xiàn)加熱
利用紅外線(xiàn)輻射物體，物體吸收紅外線(xiàn)后，將輻射能轉變?yōu)闊崮芏患訜帷?/span>
紅外線(xiàn)是一種電磁波。在太陽(yáng)光譜中，處在可見(jiàn)光的紅端以外，是一種看不見(jiàn)的輻射能。在電磁波譜中，紅外線(xiàn)的波長(cháng)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)應用中，常將紅外光譜劃分為幾個(gè)波段：0.75～3.0微米為近紅外線(xiàn)區；3.0～6.0微米為中紅外線(xiàn)區；6.0～15.0微米為遠紅外線(xiàn)區；15.0～1000微米為極遠紅外線(xiàn)區。不同物體對紅外線(xiàn)吸收的能力不同，即使同一物體，對不同波長(cháng)的紅外線(xiàn)吸收的能力也不一樣。因此應用紅外線(xiàn)加熱，須根據被加熱物體的種類(lèi)，選擇合適的紅外線(xiàn)輻射源，使其輻射能量集中在被加熱物體的吸收波長(cháng)范圍內，以得到良好的加熱效果。
電紅外線(xiàn)加熱實(shí)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(xiàn)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(xiàn)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，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(cháng)為1.2微米左右的紅外線(xiàn)。若在玻璃殼內壁鍍反射層，可將紅外線(xiàn)集中向一個(gè)方向輻射，所以燈型紅外線(xiàn)輻射源也稱(chēng)為反射式紅外線(xiàn)輻射器。管型紅外線(xiàn)輻射源的管子是用石英玻璃做成，中間是一根鎢絲，故亦稱(chēng)石英管式紅外線(xiàn)輻射器。燈型和管型發(fā)射的紅外線(xiàn)的波長(cháng)在0.7～3微米范圍內，工作溫度較低，一般用于輕、紡工業(yè)的加熱、烘烤、干燥和醫療中的紅外線(xiàn)理療等。板型紅外線(xiàn)輻射源的輻射表面是一個(gè)平面，由扁平的電阻板組成，電阻板的正面涂有反射系數大的材料，反面則涂有反射系數小的材料，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(xiàn)具有較強的穿透能力，易于被物體吸收，并一旦為物體吸收，立即轉變?yōu)闊崮埽患t外線(xiàn)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(xiàn)加熱應用發(fā)展很快。
介質(zhì)加熱
利用高頻電場(chǎng)對絕緣材料進(jìn)行加熱。主要加熱對象是電介質(zhì)。電介質(zhì)置于交變電場(chǎng)中，會(huì )被反復極化（電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，其表面或內部出現等量而極性相反的電荷的現象），從而將電場(chǎng)中的電能轉變成熱能。
介質(zhì)加熱使用的電場(chǎng)頻率很高。在中、短波和超短波波段內，頻率為幾百千赫到300兆赫，稱(chēng)為高頻介質(zhì)加熱，若高于300兆赫，達到微波波段，則稱(chēng)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(chǎng)中進(jìn)行的；而微波介質(zhì)加熱則是在波導、諧振腔或者在微波天線(xiàn)的輻射場(chǎng)照射下進(jìn)行的。
電介質(zhì)在高頻電場(chǎng)中加熱時(shí)，其單位體積內吸取的電功率為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(chǎng)的頻率，εr為電介質(zhì)的相對介電常數，δ為電介質(zhì)損耗角，E為電場(chǎng)強度。由公式可知，電介質(zhì)從高頻電場(chǎng)中吸取的電功率與電場(chǎng)強度E的平方、電場(chǎng)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(chǎng)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。
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