6 PTC加热管在采暖电锅炉的应用 - 枣庄恒嵘电子科技有限公司

江西11选5

PTC加热管在采暖电锅炉的应用
Date: 2018-11-5      View:238

电锅炉采暖的优点:不用烧煤,减少有害物质的排放,减少大气雾霾的成霾物质,清洁,结构简单,使用安全,原来使用的燃煤采暖的散热器和管道还可以使用,设备成本较低;缺点:使用成本稍高,有漏电风险。

 

电锅炉结构类型:

加热管插入水箱。加热管插入水箱中加热,优点是容易清洗水垢;缺点是必须设置保温水箱,造价高,占地大,通电时间较长才能开始采暖。但是有保温水箱的,可以使用电费低谷的电力,节省电费。

插入式加热管在电锅炉使用示意图如下:

水通过加热管加热。优点是不用水箱,造价低,占地小,升温快,特别适合小面积、小功率的室内采暖用途。缺点是不易清洗水垢。可以设置或不用水箱,若不用水箱,则不可以使用电费低谷的电力。

通过式加热管在电锅炉使用示意图如下:

 

水泵循环式。加热管可以任何角度放置,水流靠水泵驱动。


热驱动循环式。加热管竖直放置,水被加热后温度上升,比重下降,故往上流动。优点是没有水泵噪声;缺点是水流压力不足,流速慢,造成水垢沉积。


PTC加热管的材料。

加热管的接触水部分的材料,一般有:铝合金、铜、不锈钢和钛等。

铝的优势是价廉,超轻,导热好。铝在水中不稳定,高温下、水中的氯离子较多时,都容易与水反应,产生腐蚀。当需要除垢时,除垢剂也会腐蚀铝材。在铝表面可以做些表面处理,但是防腐蚀效果不明显,或者是严重障碍热传导,或者表面处理成本太高。

铜的金属活动顺序排在氢离子的后面,不会被水腐蚀。而且导热性好,强度好,在除垢时不易损坏。但是材料成本偏高,在可靠性要求较高的场合使用。

不锈钢耐腐蚀性能很好,耐酸、耐碱、耐开水、耐除垢剂,强度很高。但是不锈钢的导热性远不如铜和铝,导热系数差不多是铜的十分之一。所以用不锈钢做接触水的材料,做PTC加热管,在相同尺寸的情况下,功率会比用铜和铝小20%左右。

钛具有优异的耐腐蚀性,可用在上述几种材料不适应的特殊水质。但是钛的价格很高。

 PTC加热管的功率密度。

功率密度越大,则需要使用的PTC陶瓷芯材料的表面温度越高。较高温度的PTC陶瓷芯,可靠性下降,容易击穿,功率衰减明显增加。从降成本和减体积考虑,宜把功率密度做大;从可靠性考虑,宜把功率密度做小,两者要寻求一个平衡点。

 

一般PTC加热管的功率密度选择范围见下表:


PTC加热管的效率。

关于PTC电加热管的效率,目前并没有明确定义。有些商家为了售卖自家的产品,故意歪曲效率概念。我这里定义电加热管的“电热能效比”如下:

浸水式加热管的电热能效比。根据焦耳定律,以及能量守恒原理,我们得出如下关系式:

Q =η×P×t = 4200×m×(TT0)

η= (4200×m×(TT0))÷( P×t)

热量Q的单位为“焦耳J”;

η为能效比,单位为无量纲;

P为加热功率,单位为“瓦W”;

t为加热时间,单位为“s秒”;

物质质量m单位为“千克kg”,也就是通常说的重量;

温度T为加热后的温度,T0为加热前的温度,单位为“”(即是摄氏度),或K(即绝对温度);

比热C的单位是“J/kg·”,水的比热为4200 J/kg·)。

 

将质量为m的水倒入一个绝热比较好的水罐中,将一根电加热管插入水罐,盖好绝热盖子。注意水罐不要太大,以免水罐表面太大,散热损失增加。水罐尽量轻,以免水罐吸收太多热量,影响计算结果。当需要比较精确的情况下,就要将水罐吸收热量部分纳入计算式。还要避免产生蒸汽,因为蒸汽会带走热量。

通电加热,等功率稳定,将功率基本稳定的时刻,定为开始,记录时间,记录水温T0和功率P。再加热到时间t秒后,测量水温T

计算能电热能效比。

 

通水式加热管的电热能效比。

η= (4200×L×(TT0))÷( P×60)

L为水流量,单位为“千克/分钟”

t为加热时间60秒;

温度T为加热管出水口的温度,T0为加热管进水口的温度。

 

将通水加热管通电并通水(恒定流量),等到功率稳定后,测量稳定功率P、进水口水温T0、出水口水温T,1分钟流出的水的重量,计算电热能效比。

 

根据以往的测量结果,保温比较好的情况下,电阻式(包括电热丝、PTCMCH、碳化硅等)插入式加热管、以及通水电热管的电热能效比一般在0.95~0.99之间。能量不会凭空产生,电加热的电热能效比不会超过1。自称比别的电热管节电5%以上的,都不要信,自己测试才是真。

如果电锅炉设在用热的室内,整个加热系统的“热量损失”,都留在室内,电热能效比就是基本上等于1。

 

采暖电锅炉设计。

按照国家节能建筑的要求,冬季采暖热负荷为55~70W/m2。按照这个标准,100m2的室内面积,采暖功率为5。0~7KW

电锅炉出口水温一般为85左右,进口水温为65左右。工作压力为0.7MPa。

从结构区分,电锅炉分为蓄热式和直通式。蓄热式电锅炉包含有蓄热保温水箱,用水来蓄热,在用电电费低谷加热,在用电电费峰值停止加热,可节省用电电费。但是缺点是设备投资大,需要地点来摆放蓄热水箱。也可以使用相变蜡蓄热,比水箱蓄热量更大,但是设备成本较高。

直通式电锅炉比较简单,不需要水箱,设备造价低,非常适合家庭使用。甚至可以不要水泵,避免水泵噪声。

从电加热方式和材料区分,有:PTC电热管(也叫半导体陶瓷电热管)、金属丝加热管、石英镀膜加热管、电磁感应加热管等。其中PTC加热管的寿命长,安全可靠,被广泛使用。

 

PTC加热管的常用技术指标。

额定电压。国内市电有单相220V,三相380V星形,三相380V三角形。也可以用太阳能发电板供电加热。

冲击电流。使用电压加到加热管后,电流从小变大,到达最大值后再变小,最后稳定。最大的电流即为冲击电流。冲击电流一般比稳定电流稍大一些;但是太大的话,会损害供电电路。

稳定功率。PTC加热管的功率是受冷却条件影响的,水的温度,水的流动速率,都会影响稳定功率。施加电压对电热丝加热管的稳定功率影响比较大;而对PTC加热管的稳定功率影响不大。对于电锅炉来说,规定测试功率的条件为:水温60,水流速率20L/min,比较接近使用条件,也方便测试。功率的误差标准为+5%-10%

绝缘耐压。按照国家标准《JB/T 4088-2012,日用管状电热元件》要求,使用电压为220V时,加热管内部电线与外表之间的绝缘耐压≥1500V

电极间耐电压。在有水加热的情况下,在电极间施加额定电压的1。5倍,10分钟,PTC加热管不应该有损坏。

漏电流。施加电压为额定电压时的泄漏电流。

表面温度。干烧表面温度:施加额定电压,无水状态下,加热管温度最高处的表面温度。工作状态表面温度:在有水状态下,施加额定电压,加热管温度最高处的表面温度。

功率衰减。加热管刚开始使用时,连续工作1000小时后的稳定功率减少的比例。一般要求功率衰减≤5%。

工作寿命。按照国家标准《JB/T 4088-2012,日用管状电热元件》要求,加热管的工作寿命≥3000小时。铜管PTC加热管,实际使用工况下,保用一般为2年;不锈钢材质的,保用3年。

 

PTC电加热管常见故障。

漏电。PTC加热管内部电线与外表之间施加规定的试验电压(如220V额定电压,绝缘电压为1500V),设定整定电流为5mA,历时60秒,加热管不应毁坏,打火。

断线。PTC加热管的电线断开。

爆管。PTC加热管的电线之间的发热电阻体烧毁,出现电阻为短路,或者电线之间打火,或者不发热。PTC加热管的电线接头处一般不能浸水,电线接头进水容易引起爆管。加热管表面起气泡,结水垢,表面散热差,都会增加爆管的可能性。降低加热管的表面负荷功率,可以有效防止爆管。

腐蚀。PTC加热管的接触水的部位,受到水的腐蚀,出现凹坑,穿孔等。铝材质不能长期耐水,当水中的氯离子浓度较高时、水温较高时腐蚀加快。使用铜材,可以防止水的腐蚀。使用不锈钢材料,可以防止弱酸、碱,含氯离子的水的腐蚀。

水垢沉积。水中的钙镁离子、硅酸盐尘粒等,在水蒸发过程中浓缩沉积。如果加热管的表面温度较高,在其表面形成水汽蒸发,就会形成水垢沉积。水垢沉积在金属丝加热管表面,会引起爆管;沉积在PTC加热管表面,会引起功率下降,严重的甚至爆管。使用软水,水中加阻垢剂,可以有效防止水垢沉积。

功率衰减。PTC加热管的功率,受到传热条件的影响,随着加热管使用时间的延长,传热面出现松动,功率就会下降。PTC发热电阻,是半导体陶瓷体,其电阻会随使用时间的延长而变大,导致功率下降。降低加热管的表面负荷功率,可以有效减少功率衰减。不同厂家生产的PTC半导体陶瓷体,功率衰减的程度有很大差别,使用PTC加热管的厂家应做功率衰减试验后,才能使用

接头渗水。通常是密封圈、或者密封胶的密封不严引起的渗水,或者加热管被水腐蚀后引起的漏水。

江西11选5走势图 江西11选5走势图 上海快3APP下载 江西11选5开奖结果 江西11选5 江苏快3软件下载 江西11选5开奖记录 内蒙快3APP下载 上海快3APP下载 江西快3软件下载