این مقاله، انواع مختلف عناصر گرمایش الکتریکی (که در اصطلاح عامیانه به المنت حرارتی یا المنت گرمایشی یا حتی المنت شناخته می شود) را معرفی میکند، بر ملاحظات مهمی که هنگام تعیین راهکار هیتر (وسیلهی مولد گرما) بایستی به آنها توجه داشت تاکید میکند، و درنهایت به برخی از هزینههای غیر ملموستر نگاهی میاندازد. سراسر مقاله به مثالهای تجربی و همچنین نمونههایی از اوراق سفید مهندسی داخلی ارجاع داده شده است.
عنصر گرمایشی چیست؟عنصر گرمایشی، جزئی متشکل از مواد رسانای الکتریکی و همچنین مواد عایق است که برای انجام یک هدف گرمایشی طراحی شده است. بیایید این جمله را بشکافیم.
جزء: یک عنصر گرمایشی چیزی بیش از یک آلیاژ گرمایشی صرف است. عنصر گرمایشی مجموعهای از قطعات شامل چهارچوبی از مواد عایقکننده و همچنین رابطهای سربی است. برای مثال، در مورد هیترهای سیمپیچ (کویل) باز ، آلیاژ گرمایشی معمولاً توسط عایقهایی از جنس میکا یا سرامیک نگه داشته یا معلق میشود. پایانههای سیمی، سیمپیچهای هیتر را به طور ایمنی به مدار متصل میکنند.
رسانای الکتریکی: هستهی اصلی یک هیتر الکتریکی، آلیاژ عنصر گرمایشی است که در صورت قرارگرفتن در معرض یک جریان، انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی بدل میکند. این بخشی از هیتر است که لود الکتریکی در آن اتفاق میافتد. حرارتی را که به این روش تولید میشود گرمایش مقاومتی مینامیم یا گرمایش ژول مینامیم.
برای انجام یک هدف گرمایشی طراحی شده است: یک عنصر گرمایشی چیزی بیش از ترکیب مواد آن است. عنصر گرمایشی محصولی طراحیشده است. آلیاژ و عایقها بایستی دستکاری شوند تا به جزء مفیدی تبدیل شوند که در خدمت یک هدف گرمایشی قرار میگیرد. صنعتگر پرمهارتی که آلیاژ را تعیین میکند و به هیتر شکل میدهد، مهندس طراح هیتر است.
مواد موجود در مرکز یک هیتر معمولاً فلزی به شکل سیم، تسمه، یا طرح حکشدهای از یک فویل فلزی هستند. همچنین هیتر ممکن است حاوی سرامیک، پلاستیک یا سیلیکون آغشتهشده به یک هادی (رسانا) باشد. انتخاب بهترین مواد برای این کار مستلزم درک عمیقی از خواص مواد و همچنین دانستن این مطلب است که بهترین منابع برای کاربرد ویژه را از کجا میتوان تهیه کرد.
آلیاژهای تسمهای و سیم فلزیتمام عناصر گرمایش فلزی از خواص فیزیکی، حرارتی، الکتریکی و متالورژیکی برخوردارند. در هنگام انتخاب بهترین راهکار برای یک کاربرد، در نظرگرفتن این خواص مواد از ملاحظات ضروری است. تفاوت-های وابسته به دما مانند مقاومت الکتریکی و انبساط حرارتی بسته به ماده متفاوت خواهند بود. بسیاری از چالشهای پیش روی طراحی هیتر ناشی از تمایل به تغییر خواص مواد مختلف عناصر گرمایشی بر اساس شرایط است.
عناصر گرمایشی موجود در وسایل معمولی از آلیاژهای مقاوم فلزی مانند آهن-کرومیوم-آلومینیوم و نیکل-کرومیوم (آهن) ساخته میشوند. آنها این توانایی را دارند تا دمایی به آن اندازه بالا تولید کنند تا عنصر را به رنگ سرخ آتشین با دمایی در حدود°F 1112 (C 600° ( و بالاتر برسانند. هیترهایی که پایین این محدوده عمل میکنند را میتوان از طیف وسیعتری از مواد ساخت. از عناصری مانند مس، نیکل، آلومینیوم، مولیبدن، آهن و تنگستن و همچنین آلیاژهای حاوی ترکیبی از این عناصر استفاده میشود.
بسته به سیمی که شما سفارش میدهید و سازندهی آن، آلیاژهای گرمایش مقاومتی حاوی نسبتهای متفاوتی از عناصر شیمیایی هستند. آلیاژ پایه نیکلی که ما معمولاً از آن استفاده میکنیم Ni 80، Cr 20 است (یعنی 80 % نیکل و 20% کرومیوم). نسبت ترکیبات آن با آلیاژ Ni 60، Cr 16 (60 % نیکل و 16% کرومیوم) متفاوت است، و خواص متفاوتی که این دو آلیاژ از خود نشان میدهند قابل توجه است. یک مهندس باهوش از خواص مواد برای افزایش راندمان، قابلیت اطمینان، عملکرد، هزینه و ایمنی در کار شما بهره میبرد.
سیم رسانای الکتریکی عنصر گرمایشی درون چهارچوبی از مواد عایق الکتریکی جای دارد. عناصر سیمی چه موجدار، چه سیمپیچ و چه صاف باشند، بسته به نحوهی تماس فیزیکی با چارچوب اطراف خود، معمولاً در یکی از سه طبقهبندی قرار میگیرند: آویزان (معلقشده)، پوشاندهشده یا مهارشده. آنها بر نحوهی ساخت هیتر و نحوهی انتقال گرما تأثیر میگذارند.
معلقمعمولاً از سرامیک یا میکا برای معلقکردن سیم در دو یا چند نقطه استفاده میشود. تعداد نقاط با سبک و سنگینکردن شرایط برای کسب نتیجه مطلوب تعیین میشوند. از یکسو، ممکن است برای کاهش پیچیدگی، مواد و هزینههای ساخت، به دنبال محدود کردن تعداد نقاط تماس باشیم. از سوی دیگر، ممکن است بخواهیم برای پشتیبانی از جریان هوا و به حداقل رساندن خمشدن و شکمدادن عنصر تعداد نقاط را افزایش دهیم؛ عناصر معلق گرما را از طریق همرفت و تابش، و نه رسانایی انتقال میدهند.
پوشاندهشدهدر یک عنصر گرمایشی پوشاندهشده، سیم در یک مادهی عایقکننده محصور میشود. از آنجایی که عنصر در تماس کامل با محیط اطراف خود است، این عنصر حرارت را تنها از طریق رسانایی منتقل میکند. هیتر کارتریجی مثالی از این مورد است. سیمپیچ عنصر گرمایشی درون مادهی عایق MgO محصور میشود. گرما مستقیماً از سیمپیچ به MgO و غلاف بیرونی که صفحهی تخت را گرم میکند، منتقل میشود.
مهارشدهاین نوع ادغام با چهارچوب هیتر، چیزی مابین وضعیت معلق و محصورشده است. میزان زیادی از عنصر گرمایشی در بسیاری از نقاط تماس به خوبی مهار خواهد شد. در حقیقت این ممکن است سیمپیچی باشد که درون یک کانال قرار داده میشود. در اینجا سیم درون مواد عایق پوشانده نمیشود و به همین دلیل سیمپیچ تاحدی آزادی حرکتی خواهد داشت. رسانایی، همرفت و تابش همگی اشکال انتقال حرارت از یک عنصر مهارشده هستند.
عناصر تریس (کمیاب)یک آلیاژ مقاومتی خاص که توسط یک سازندهی عنصر گرمایشی تولید میشود، هنگامی که توسط سازندهی دیگری عرضه شود لزوماً خواص یکسانی را از خود نشان نمیدهد. این محصولاتِ به ظاهر مشابه ممکن است علاوه بر عناصر همنام خود، عناصر کمیابی نیز درونشان داشته باشند که میتواند به شدت بر خواص آلیاژ تأثیر بگذارد.
عناصر کمیاب در دو نوع آلاینده و بهبوددهنده وجود دارند. آلایندهها اثرات نامطلوبی مانند طول عمر کوتاهتر و محدودهی دمایی محدود دارند. عناصر تریس بهبوددهنده عمداً توسط سازنده اضافه میشوند. بهبودها شامل افزایش چسبندگی لایهی اکسید، توانایی بیشتر برای نگهداشتن یک شکل و عمر طولانیتر سیم در دماهای بالاتر است.
یک مهندس طراح باتجربه خواص آلیاژ را با یکدیگر مقایسه میکند، با سبک و سنگینکردن، گزینهها را محدود میکند و به بهترین ابعاد مواد و آلیاژ عنصر گرمایشی برای کار مورد نظر میرسد. او سپس شروع به کارِ تولید میکند تا مواد را به شکل ابعادی و در جهتی دستکاری کند که بهترین نتیجه برای کاربرد موردنظر شما ایجاد شود. یک فروشگاه خوب هیتر سفارشی به دنبال آن است تا بفهمد تولیدکنندگان آلیاژ تسمه و سیم چگونه مقایسه میشوند. آنها به دنبال بازار، روابط خوب فروشنده و قیمتهای قابل مذاکرهی مواد هستند.
Heating Elements
خرید المنت