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空气电加热器的结构设计和原理是怎样的?

空气电加热器的结构设计和原理是怎样的?

热空气是很多化工、热工试验场合及生产过程中的常用介质,而其中电加热器由于加热初期投资少、清洁卫生、使用方便、热效率高等优点受到青睐。那么,空气电加热器的结构原理是怎样的?

空气电加热器的运行原理其实很简单,当空气流过电炉丝壁表面和陶瓷套管内壁面形成的通道时,就和电炉丝壁表面、陶瓷套管内壁面以对流换热的方式进行热交换。空气将电炉丝发出的热量带走,从而得以加热,同时电炉丝壁表面与陶瓷套管内避面之间进行辐射换热,大部分通过与空气以对流换热方式把热量传给空气,另一小部分热量通过陶瓷套管与外壳体及保温材料的导热散入环境,形成一定的热损失。

在实际使用中,要求电加热器传热性能好,空气出口温度高,升温时间短,效率高,体积小,结构紧凑,电炉丝工作寿命长,绝缘性能好,工作安全可靠等。为了满足这些要求,空气电加热器在结构设计上应该满足以下几点。

1、电加热器应分成两级串联,有两个好处,一是横断面尺寸小,占地面积小;二是在低功率运行时,可用调压变压器降低第二级功率,以降低第二级电炉丝壁面温度,延长电炉丝使用寿命。

2、应采用镍铬电炉丝而不用碳棒作为电热元件,使电加热器结构紧凑且又能承受内压。

3、每级电加热器电炉丝分成三组,采用三相Y形接法,每组电炉丝绕在圆柱螺旋槽陶瓷管上,外加一同轴陶瓷套管,使气流形成环形缝隙通道。

4、由于电加热器出口空气温度高,又要求承受内压,故接线柱结构采用钢管内衬陶瓷套管,两端用云母垫片密封的结构。

5、为便于安装检修,又要占地面积小,空气电加热器应采用立式布置。

其实,空气电加热器的传热性能与结构参数和运行参数有关,应根据不同的使用要求来选取合适的参数并作优化分析。空气为双原子气体,基本上不吸收辐射热,只有通过与热壁对流换热取得热量。因此在设计时应尽量提高对流换热率,这些问题都是实际运行和使用中需要注意的。

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