発熱体は、工業炉から家庭用電化製品まで、さまざまな用途に不可欠な部品である。通常、電気抵抗が高く、電気エネルギーを熱に変換できる材料で作られている。発熱体の構造は、用途や発熱体の種類によって大きく異なります。
5つの主要プロセスを説明
1.炭化ケイ素発熱体
炭化ケイ素発熱体は、高純度の炭化ケイ素の粒を、通常3900°F (2150°C)を超える非常に高い温度で融合させることによって形成されます。このプロセスは、反応結合プロセスまたは再結晶プロセスによって行われ、強靭で耐熱性のある構造が得られます。これらの元素は、その耐久性と電気エネルギーを熱に変換する効率の高さから、高温処理を必要とする産業で一般的に使用されている。
2.発熱体の選択と材料
発熱体の選択には、所望の熱出力を達成するために必要な電気抵抗を提供する材料と形状を選択することが含まれます。材料の抵抗率と断面積は重要な要素です。断面積が大きいほど抵抗が小さくなるため、高出力用途のエレメントは厚くなります。真空炉では、物理的熱伝導と放射熱伝導の両方の表面積を最大化するため、幅の広い帯状またはリボン状のエレメントが好まれます。
3.るつぼ炉の構造
るつぼ炉では、発熱体はるつぼを加熱するように設計されています。るつぼは、高温に耐える黒鉛、粘土、炭化ケイ素などの材料で作られた容器です。発熱体には電気式とガス式があります。るつぼは発熱体の中に置かれ、溶融する材料はるつぼの中に入れられる。発熱体から発生した熱がるつぼに伝わり、中の材料が溶ける。
4.複合発熱体
オーブンややかんのような家庭用電化製品で一般的に使用される管状発熱体は、ニクロム線の細いコイルを金属管に収めたもので、一般的に銅またはインコロイのようなステンレス合金でできています。チューブ内の空間は、絶縁のために酸化マグネシウムの粉末で満たされている。チューブの端は、水分の侵入を防ぐために絶縁材料で密閉されている。これらのエレメントは、加熱される領域全体の熱分布を最適化するために、直線状にしたり、特定の形状に曲げたりすることができる。
5.設計上の考慮事項
各タイプのヒーターエレメントは、必要な温度、エレメントが動作する雰囲気、熱伝達の効率などの要素を考慮し、特定の用途を念頭に置いて設計されます。素材や工法は、信頼性、寿命、使用目的における最適な性能を確保するために選択されます。
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