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更新于 1周前

电路中的加热元件为什么会发热?5 个关键因素的解释

当电路中的加热元件发热时,主要是由于焦耳加热原理。

这涉及将电能转化为热能。

这一过程是电热元件发挥作用的基础。

这些元件内产生热量和形成热点有几个因素。

电路中的加热元件为什么会发热?5 个关键因素解释

电路中的加热元件为什么会发热?5 个关键因素的解释

1.焦耳加热原理

电热元件将电能转化为热能。

之所以会发生这种转换,是因为加热元件的材料会抵制电流,并在此过程中产生热量。

在原子层面,电压差会产生电场,加速电子通过加热元件。

这些电子与材料中的原子碰撞,将动能(以热的形式)传递给这些原子。

这些碰撞的累积效应产生热量。

2.形成热点

局部的高氧化率会减小元件导线的横截面积,增加该点的电阻,并在局部产生更多热量。

这会导致元件损坏。

支架屏蔽可减少辐射造成的局部热损失,从而导致屏蔽部分温度升高。

使用最少数量的支撑件有助于最大限度地减少这一问题。

在高温下,加热元件表面会形成持续而顽固的氧化垢。

频繁的加热和冷却循环会导致氧化鳞开裂和剥落,使新金属暴露在氧化环境中,并可能产生热点。

含铁的加热合金在高温下会形成大的脆性晶粒,使元件变脆并容易破裂。

3.操作和材料因素

材料的电阻系数决定了其发热能力。

当有一定量的电流流过时,电阻较高的材料会产生更多的热量。

自动控制系统(如恒温器)有助于将温度保持在所需范围内。

这些系统可以调节元件中的电流,或在必要时关闭烤箱。

过载、温度过高和其他操作风险可通过过载继电器和保险丝等保护措施加以缓解。

这些措施可确保加热元件的完整性和操作的安全性。

4.感应加热

感应加热法是通过铜线圈通以交流电,从而产生磁场并使线圈内的材料发热。

这种方法效率高,不需要加热元件与被加热材料直接接触。

5.材料特性和效率

加热元件的热输出由其电气负载和固有电阻特性决定。

在理想条件下,加热元件抵抗电流流动并产生热量,热量向外辐射到热处理室中。

与燃烧方法相比,电加热元件的效率更高,因为几乎 100% 的供电都转化为热量。

总之,电路中的加热元件发热是由于焦耳加热原理,即通过材料对电流的电阻将电能转化为热能。

各种因素(如局部氧化、屏蔽、热应力和材料特性)都会在这些元件中产生热量并形成热点。

正确的设计、运行控制和保护措施对于确保加热元件的高效安全运行至关重要。

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