発熱体の発熱量は、いくつかの重要な要因に影響されます。
これらの要因を理解することは、ヒーティングエレメントを効果的に選択し、維持するために非常に重要です。
これにより、最適な性能と寿命が保証されます。
主なポイントを説明します：
1.材料の電気抵抗
定義と影響:材料の電気抵抗係数は、熱を発生させる能力を決定する。
電気抵抗が高い材料ほど、電流が流れたときに多くの電気エネルギーを熱に変換する。
実際的な意味合い:例えば、セラミック発熱体は、その固有の抵抗特性を利用して熱を発生させます。
この熱はその後、治療室に放射されます。
この方法は、理論的には供給された電力を100％熱に変換するため、燃焼よりも効率的です。
2.発熱体の断面積
抵抗との関係:発熱体の断面積は抵抗に直接影響する。
断面積が大きいほど抵抗が小さくなり、より多くの電流を流すことができ、より高い発熱量を得ることができます。
用途に応じた調整:低出力のアプリケーションでは、抵抗を大きくするために薄いリボンが使用されます。
逆に、高熱出力の用途では、抵抗を減らし、大電流に対応するために厚い素子が好まれます。
3.最大許容ワット密度
定義と重要性:ワット密度または電力密度とは、発熱体の電力を熱を放射する表面積で割ったものである。
ワット密度は5～30ワット/cm²で、発熱体の温度に正比例する。
長寿命化戦略:発熱体の寿命を延ばすには、ワット密度の低い発熱体を多数使用することが有効です。
この方法は、熱負荷をより均等に分散させ、個々のエレメントへのストレスを軽減し、寿命を延ばす可能性があります。
4.運転条件
酸化とホットスポット:モリブデンのような材料は酸素に弱く、高温になると局所的な抵抗の増加によりホットスポットが形成されることがあります。
これらのホットスポットは、素子の早期故障を引き起こす可能性がある。
断続性と脆化:加熱と冷却を頻繁に繰り返すと、酸化スケールが割れたり剥がれたりし、局所的な酸化が進み、ホットスポットが形成されます。
さらに、鉄を含む材料は高温で脆くなり、耐久性に影響する。
5.電流とエネルギー利用時間
発熱に直接影響:発熱量は、エレメントに流れる電流とその時間に正比例する。
電流が大きいほど、また通電時間が長いほど、より多くの熱が発生します。
これらの要素を考慮することで、発熱体の購入者や使用者は、材料の選択、設計、運用方法について十分な情報を得た上で決定を下すことができます。
これにより、発熱量が最適化され、加熱システムの信頼性と寿命が保証されます。
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