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电加热器基础综合知识

2022-04-12 16:58:18

电加热器基础综合知识

加热元件是通过称为焦耳加热的原理将电能直接转换为热或热能的材料或装置。焦耳热是导体因电流流动而产生热量的现象。当电流流过材料时,电子或其他电荷载流子与导体的离子或原子发生碰撞,从而在原子尺度上产生摩擦。这种摩擦然后表现为热量。焦耳第 一定律(Joule-Lenz law)用于描述导体中电流产生的热量。这表示为,

P = IV 或 P = I²R

根据这些方程,产生的热量取决于电流、电压或导体材料的电阻。在整个加热元件的设计中,电阻是比较重要的因素。


电加热器


焦耳热在所有不同强度的导电材料中表现都很明显,除了一种称为超导体的特殊材料。通常,对于导电材料,由于电荷载流子很容易流过,因此产生的热量较少;而对于电阻高的材料,会产生比较多的热量。另一方面,超导体允许电流流动但不产生任何热量。通常来说,来自导体的热量被归类为能量损失。用于驱动动力设备的电能会以输送损耗的形式产生不必要的热量,不会产生任何有用的功。

从某种意义上说,电加热元件的效率几乎为 100%,因为所有提供的能量都转换为其预期形式。加热元件不仅可以传导热量,还可以通过光和辐射传递能量。然而,这仅适用于部分理想电阻器。材料的固有电容和电感可以分别将电能转换为电场和磁场,从而产生轻微的损耗。考虑到整个加热器系统,损失来自从过程流体或加热器本身向外部环境散发的热量。因此,系统须隔离以利用所有产生的热量。


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