[科普中国]-管状电加热器元件

简介

电热管2又名发热管、加热管，学名管状电加热器元件，是在金属管中放入卷线状的发热丝（电阻丝），

并在其周围及空隙部分填入有良好耐热性、导热性和绝缘性的绝缘粉末（MgO），发热丝两端部具有引出棒或引出线接出。它具有结构简单，机械强度高、热效率高、安全可靠、安装简便、使用寿命长等特点。广泛适用于各种硝石槽、水槽、油槽、酸碱槽、易熔金属熔化炉、空气加热炉、干燥炉、干燥箱、热压模等装置。

电热管是专门将电能转化为热能的电器元件，由于其价格便宜，使用方便，安装方便，无污染，被广泛使用在各种加热场合。

功能特点体积小、功率大1：加热器首要采用集束式管状电热元件。热呼应快、控温精度高，综合热效率高。加热温度高：加热器设计最高任务温度可达850℃。介质出口温度平均，控温精度高。使用局限广、顺应性强：该加热器可合用于防爆或通俗场所，防爆品级可达dⅡB级和C级，耐压可达20MPa。寿命长、牢靠性高：该加热器采用非凡电热资料制造，设计外表功率负荷低，并采用多重维护，使电加热器平安性和寿命大大添加。可全主动化节制：依据要求经过加热器电路设计，可便利完成出口温度、流量、压力等参数主动节制，并可与机算机联网。节能结果明显，电能发生的热量几乎100%传给加热介质。

结构金属管状电热管典型结构（最大众化的结构）一般由5个部分组成：绝缘子、封口材料、引出棒、填充料、电热丝、金属护套管、接线端1。

螺旋电热丝与引出棒位于金属护套管的中央，它的制造工艺是将螺旋型电热丝穿入无缝钢管、铜管或者铝管内，其间隙处通过多管填充机均匀地填充既绝缘又导热的氧化介质，如结晶氧化镁粉（也可用氧化铝或洁净石英砂等）。然后用缩管机将管径缩细，使氧化物介质密实（密度达到3.3g/cm3以上），保证电热丝与空气隔绝，中心位置不发生偏移而碰及管壁。这样。单位面积发热量就可增加十几倍。使用寿命也可以相应的提高至10年以上。与相同大热量的电热元件相比，管状电热管可节约5%的电热材料，而热效率可达到90%以上。

因此，从电热管的结构来看，金属管状电热管是目前使用最广泛，结构简单，性能可靠，使用寿命长的密封式电热元件，可成功的运用于工业、家用电器上，使用越来越广泛。希望更多的使用者对电热管的结构原理有了清楚的了解。

单位功率电热管****发热区管表面积单位功率：

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以上表面负荷泛指配合金属模具加热、水加热可以乘以2～2.5。空气加热则为50%～60%。

电热管的主要参数1.电源电压，V；3 2.电源频率，Hz；
3.额定电压，V；
4.额定功率，kw；
5.工作温度，℃；
6.外径，（单头电热管的模具孔径），mm；
7.展开长度，mm；
8.外形尺寸，mm；
9.重量，kg。

对于如何研发更先进的电热管材质是很多企业都在攻关的难题。大多数的电热管普遍是使用合金的电热丝来作为发热体。优质的企业电热管都是以最优质的合金电热丝作为发热体。而且还有引出棒在管内都是封装了氧化镁绝缘介质,以固定发热体的电热元件。在引出棒方面，其都是与发热体相连，供元件与电源，元件与元件连接用的金属导电零件。对于展开的长度都是元件图样上金属管的直线与弯曲长度的总和。

发热量可以用调压器通过改变输入电压和电流来改变发热量。

发热量与电压平方成正比，与电流平方成正比。

电压变为原来的1/2时，发热量变为1/4

电流变为原来的1/2时，发热量也变为1/4

C(需加热物质的比热容)*M（需加热物质的总质量）*T（温度差）=P（功率）*T（时间）

功率计算1、计算从初始温度在规定的时间内加热至设定温度的所需要的功率1

2、计算维持介质温度不变的前提下，实际所需要的维持温度的功率

3、根据以上两种计算结果，选择加热器的型号和数量。总功率取以上二种功率的最大值并考虑1.2系数。

公式：

1、初始加热所需要的功率 KW = ( C1M1T + C2M2T )÷ 864/P + P/2

式中：C1C2分别为容器和介质的比热（Kcal/Kg℃）

M1M2分别为容器和介质的质量（Kg）

T为所需温度和初始温度之差（℃）

H为初始温度加热到设定温度所需要的时间（h）

P最终温度下容器的热散量（Kw）

2、维持介质温度抽需要的功率 KW=C2M3T/864+P

式中：M3每小时所增加的介质kg/h

短路故障烧断电阻丝1

原因：A、电热管烧毁引起短路；

B、电热管的引片或引线脱落引起短路；

C、电阻丝直径过小，容量不足；

D、电热插座堆积污垢或炭化引起短路

E、电源线插头与电热插座短路；

解决：A、更换加热管；

B、重新焊接；

C、更换合适的电阻丝电热管，正常情况下，铁铬铝的电阻丝就可以使用了。

D、清除污垢，修理或更换零件

E、修理或更换电源插头或电热插座；

不发热

原因：A、针对于可调式温控加热管，控温器触点接触不良或烧熔脱开。

B、供电不正常或停电；

C、电阻丝已熔断；

D、电源线插头与电热插座接触不良，或电源线导线断路；

E、电热管已经烧毁；

F、电热管引片或引线脱落；

解决：A、加热管不好维修，建议更换；

B、供电正常后使用；

C、加热管报废，重新生产安装同型号的电阻丝；

D、检查线路进行修理或更换；

E、更换安装同规格电热管；

F、重新焊接引片或引线；

漏电

原因：A、电路导线脱落与杯体相碰；

B、电热管烧坏与杯体短路；

C、未接好地线；

D、电热插座或电源插头污垢太多；

E、电热管绝缘损坏；

F、清洁不当，水分露入杯内；

解决：A、检查脱落导线，重新焊牢；

B、电热管已损坏更换同规格电热管；

C、按要求接好地线并检查是否正确；

D、正确进行清洁并干燥处理；

E、检查修理若还出现这样事件建议更换；

F、正确进行清洁并干燥处理；

分类1、按照出线方式分类，可以分为单头电热管和双头电热管1。

2、按照材质分类，可以分为不锈钢电热管、石英电热管、铁氟龙电热管、钛电热管

3、按照外形分类，可以分为直型电热管、U型电热管、L型电热管、W型电热管、翅片电热管、异型电热管

4、按照用途分类，可以分为干烧电热管和水烧电热管

5、按照加热方式分类，可以分为常规电阻加热管和辐射电热管

常见种类翅片电热管翅片电热管是一种消耗电能转换为热能，来对需加热物料进行加热。在工作中低温流体介质通过管道在压力作用下进入其输入口，沿着电加热容器内部特定换热流道，运用流体热力学原理设计的路径，带走电热元件工作中所产生的高温热能量，使被加热介质温度升高，翅片电热管出口得到工艺要求的高温介质。 翅片式管状电加热元件，是在普通元件表面缠绕金属散热片，与普通元件相比散热面积扩大了2～3倍，即翅片元件所允许的表面功率负荷是普通元件的3～4 倍。由于元件的长度缩短，使得本身的热损失减小，在相同的功率条件下，具有升温快、热效率高、使用寿命长、加热装置体积小，成本低等优点。它可以安装在吹风管道中或其它静止、流动空气的加热场合4。

法兰电热管法兰电热管（也称插入式电加热器）：是采用U型管状电热元件，依据加热不同介质设计规范，按照功率配置要求装配在法兰盖上，插入需加热物料中，发热元件工作时所发出的大量热量传导给被加热介质使介质温度升高，达到所需的工艺要求。当介质温度达到工艺要求的设定值时，控制系统根据温度传感器信号，经PID运算后调节电加热器输出功率，对发热元件的电阻性负载实现温度控制。使介质温度均匀，达到所需要求；当发热元件超温或低液位时，发热元件的联锁保护装置立即切断加热电源避免发热元件烧坏，延长使用寿命。 法兰电热管主要针对石油、化工、食品、机械等行业各类储罐、容器、油箱内物料保温和加热。连接方式可采用法兰式或螺纹端面密封1。

钛电热管钛电加热管是以钛管为外壳，沿管内中心轴向均布电热合金丝其空隙填充压实具有良好绝缘导热性能的氧化镁砂，管口两端用硅胶或陶瓷密封，这种金属电热元件专用高腐蚀液体。钛电热管具有结构简单，机械强度高、热效率高、安全可靠、安装简便、使用寿命长等特点。广泛适用于各种高腐蚀液体中。 钛材具有比重小，广泛应用于加热水、硝盐溶液、酸溶液、碱溶液,实践证明，钛在防腐设备生产应用中，效率高、寿命长、在电镀设备应用中，不影响镀液可大大提高电镀行业效益。 电热元件的有效长度必须全部浸入液体中使用1。

铁氟龙铁氟龙电热管是一种新型耐强腐蚀的电加热管，用于各类腐蚀性液体的加热。具有优良抗老化性和较好的绕曲性能，采用低表面负荷设计。接头采用全封闭式防酸碱，不发热段及过热安全保护系统完全按照客户的需求订做。完好的保证了加热器不易烧毁、使用寿命长、全密封、不腐蚀、不漏电、带接地保护、安全可靠。适用温度在110°C以下。 防腐铁氟龙电热管具有热效率高，节能省电，性价比高的优势，可设计多种结构形式，如螺旋型、L型、U型、W型、蚊香型、组合型等。已被多家上市公司所认可，并作为其蚊香型铁氟龙电加热器的长期供应商。我们可承接非标产品，在电压、功率、规格大小和产品形状，以及接线方式，可按照客户的需求让工程师设计，欢迎来图来样定做生产。

石英电热管石英加热管，最常用多为碳纤维石英加热管。

碳纤维发热管3，又名碳纤维电热管，红外发热管，红外电热管，碳纤维红外线电热管，碳纤维红外线发热管等。它是在石英管中放置一根碳纤维丝，管中抽真空密封，在碳纤维丝上通入电压，使碳纤维丝发热而产生热量。本公司产品采用进口碳纤维发热体，具有功率余量大、耐高温、高热能力强、使用寿命长、且功率可随意调节等优点。

辐射电热管辐射加热管是把电加热元件封闭在保护套内通电发热，由套管间接把热量辐射给炉衬和被处理工件，广泛应用于热处理行业的各种加热炉中。辐射加热管使用的电热合金材料应具有较高的电阻率，电热转化率高。由于辐射管放置在套管内，传热过程与一般敞露型电热元件不同，其热屏蔽大，升温过程中必须对元件温度进行控制，防止元件超温。辐射管封闭加热时，电热元件表面温度比炉膛温度高约100℃-150℃。所以在选材时要分析炉温、炉内气温氛围，选择正确的加热材料1。

注意事项1、元件允许在下列条件下工作3: A．空气相对湿度不大于95%，无爆炸性和腐蚀性气体。 B．工作电压应不大于额定值的1.1倍，外壳应有效接地。 C．绝缘电阻≥1MΩ 介电强度:2KV/1min。

2、电热管应做好定位固定,有效发热区必须全部浸入液体或金属固体内，严禁空烧。发现管体表面有水垢或结碳时，应及时清除干净再用，以免影晌散热而缩短使用寿命3。

3、加热易熔金属或固态硝盐、碱、沥清、石腊等时，应先降低使用电压，待介质熔化后，才能升至额定电压。

4、加热空气时元件应交叉均匀排列，使元件有良好的散热条件，使流过的空气能充分加热。

5、加热硝盐时应考虑安全措施，预防爆炸事故。

6、接线部分应放在保温层外面，避免与腐蚀性、爆炸性介质、水份接触;引接线应能长期承受接线部分的温度及加热负载，接线螺丝紧固时应避免用力过猛。

7、元件应存放在干燥处，若因长期放置绝缘电阻低于1MΩ时，可在200℃左右的烘箱中干燥，或降低电压通电加热，直至恢复绝缘电阻。

8、电热管出线端的氧化镁粉，在使用场所避免受到污染物与水分渗入，防止漏电事故的发生。

验证标准电热管具体检测验证方法可以查看国家标准《JB/T 2379-1993 金属管状电热元件》、《GB/T 23150-2008 热水器用管状加热器》、《JB/T 4088-1999 日用管状电热元件》；其标准5主要规定了电热管的技术要求、实验方法、检验规则、包装、储存等一系列的规定电热管质量的好坏主要取决于以下几个方面：电气强度、绝缘、泄漏电流、功率准确性、寿命、耐腐蚀性，尺寸等。

功率输入检测以额定电压通电,其功率偏差不可超过下表

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电气强度试验
a.冷态下电气强度：应能承受50Hz,1min耐压,切断电流5mA,无击穿,闪络现象。

额定电压 试验电压5

250V 1250V

b.工作温度下电气强度：承受50Hz,1min耐压,切断电流5mA,无击穿,闪络现象。

额定电压 试验电压

250V 1000V

工作温度下的漏泄电流
电热管在充分放热条件下，以1.15倍额定功率输入，漏泄电流0.5m A5。

过载试验
电热管在充分放热条件下，以1.27倍额定功率通电1hrs，断电冷却0.5hrs至室温（允许采用强迫冷却），如此反复30次循环，不发生损坏6。

电热管外壳密封试验
将电热管浸在酸化水中（2%~3%盐酸、硫酸或硝酸）3hrs，电热管两端面应至少露出液面5mm，测试后应满足第2~3项性能要求。

封口密封性试验
将电热管置于温度为60℃、湿度95%的环境中24hrs，放置后应满足第2~3项性能要求。

寿命试验
电热管在充分放热条件下，以额定电压通电1hrs，断电冷却0.5hrs至室温（允许采用强迫冷却），累计工作时间达3000hrs。

性能要求根所国家相关标准，电热管有如下要求6：

1、 升温时间

在试验电压下，元件从环境温度升至试验温度时间应不大于15min

2、 额定功率偏差

在充分发热的条件下，元件的额定功率的偏差应不超过下列规定的范围；

对额定功率小于等于100W的元件为：±10%。

对额定功率大于100W的元件为+5%～-10%或10W，取两者中的较大值。

有些企业的功率做得很准，例如：泰州佳一单端电热管厂 ；

盐城地区这边，有的企业可以做到+5%～-5%，电阻值偏差仅为1Ω，如安耐电热。

3、 泄露电流

冷态泄露电流以及水压和密封试验后泄露电流应不超过0.5mA

工作温度下的热态泄露电流应不超过公式中的计算值，但最大不超过5mA

I=1/6（tT×0.00001）

I—热态泄露电流mA

t—发热长度mm

T-工作温度℃

多个元件串联到电源中时，应以这一组元件为整体进行泄露电流试验。

4 、绝缘电阻

出厂检验时冷态绝缘电阻应不小于50MΩ

密封试验后，长期存放或者使用后的绝缘电阻应不消与MΩ

工作温度下的热态绝缘电阻应不低于公式中的计算值，但最小应不小于1MΩ

R=「（10-0.015T）/t」×0.001

R—热态绝缘电阻MΩ

t—发热长度mm

T—工作温度℃

5 、绝缘耐压强度

元件应在规定的试验条件和试验电压下保持1min，而无闪络和击穿现象

6、 经受通断电的能力

元件应能在规定的试验条件下经历2000次通断电试验，而不发生损坏

7 、过载能力

元件在规定的试验条件和输入功率下应承受30次循环过载试验，而不发生损坏

8 、耐热性

元件在规定的试验条件和试验电压下应承受1000次循环耐热性试验，而不发生损坏。

发黑处理在电热管的生产过程中有时会用到发黑处理，发热处理就是不锈钢等金属物件的热处理的一个过程，处理之后表面会有一层氧化膜以达到防腐防锈的目的。经过发热处理之后会提高加热管表面的耐磨性，提高表面的硬度，而且不会影响到电热管里面的部件1。

常规工作条件下，电热管表面发黑处理最简便的方法以下几个步骤：

1、首先对金属管表面进行清洗，保持干净；

2、二是表面进行脱脂处理，这个过程可以把金属管完全放置于脱脂液当中。脱脂液的PH值最好在13左右，时间不小于半个小时。脱脂之后用清水洗净。

3、接下来可进行酸洗，酸洗液PH值3左右，处理时间不长于10分钟即可，酸洗之后清水洗净；

4、发黑处理：池液浓度PH值2-4之间，处理时间10分钟上下，发黑之后无比清洗干净；

5、最后进行烘干，上油；

按照以上五点就可以进行对电热管的发黑处理还是一个非常有效的方法。