PTC加熱器詳解及應用說明(Ⅱ)
2.液體(包括水、柴油、液壓油等)加熱。
2.1液體加熱器結構。
浸入式液體加熱器的結構圖。
通過式液體加熱器的結構,用于加熱流動的液體;如果液體是靜止的,則需要增加水泵(或液壓泵)來驅動液體流動。
加熱器在容器中的擺放位置。垂直加熱管安裝相對簡單,但是液體上、下層的溫度不夠均勻。平臥加熱管的加熱溫度比較均勻,但是安裝時,需要在容器上打孔,而且安裝孔上需要密封處理。彎形加熱管的加熱溫度比較均勻,不需要打孔,但是成本較高。容器底部加熱器安裝在底部時,加熱溫度比較均勻。
與被加熱液體接觸的金屬外殼的材料可以選擇:鋁硅合金、鋁鋅合金、鋁鎂合金、紫銅、黃銅、鐵(鍍鋅等)、304不銹鋼、316不銹鋼、鈦、銅鎳合金等,根據用途、液體的性質、液體對金屬的腐蝕性等因素來確定選用金屬外殼材料。用于油的加熱,可用成本較低的鋁合金外殼;用于洗滌用水的加熱,也可以用鋁合金、紫銅、黃銅外殼;食用水的加熱可用304不銹鋼、316不銹鋼。水質比較差時,或是海水,或是用于電鍍水溶液的加熱,可用鈦外殼;腐蝕性較強的液體,可用銅鎳合金。此外,在金屬外殼表面附著一層氟塑料層,在耐受溫度下,可以抵抗絕大多數液體的腐蝕,但是加熱功率會顯著下降。
容器底部(或側面)液體加熱器,加熱器不直接接觸液體,液體不會腐蝕加熱器的外殼。但是這種加熱器的體積較大,功率較低,成本較高。
2.2加熱功率。
PTC加熱管的加熱功率-加熱時間的關系,與傳統的電熱絲加熱管相差較大。在加熱初期PTC加熱管的功率從小到大,到達大值(大沖擊功率)后,逐漸下降,后穩定(煮水穩定功率)。而干燒的穩定功率要比煮水穩定功率要小很多(干燒功率約為煮水的8%)。
穩定功率與液體溫度有關,液體溫度越高,則穩定功率越小。可根據實際使用的條件,規定一個標準的液體溫度,當加熱管加熱后,液體溫度從低到高,液體溫度達到標準溫度時,記錄的功率即是標準液體溫度下的穩定功率。
穩定功率與液體的種類有關。液體為水時功率比較大,因為水的比熱容較大,流動性較好,容易形成對流;加熱其他液體時穩定功率一般都比水小。
PTC加熱管干燒表面溫度越高,穩定功率則越大。但是提高表面溫度則會引起功率衰減增加,PTC加熱片擊穿機會增加,粘膠、電線、絕緣層等性能下降,可靠性下降。
當PTC加熱管干燒表面溫度與液體溫度一樣時,加熱功率基本為0,就是不再加熱。所以PTC加熱管干燒表面溫度總是會高于液體溫度20℃以上,否則無法加熱。PTC加熱管干燒表面溫度與液體溫度的差越小,加熱管的功率密度就越小,體積就需要越大,成本就要越高。
大沖擊功率大的加熱管,穩定功率不一定大。大沖擊功率過大,則會影響整個供電電路、開關的正常工作;但是如果大沖擊功率過小,則會引起穩定功率達不到要求。
2.3功率衰減。
由于各PTC制造廠的質量有差異,讓使用者覺得PTC功率衰減太大。東莞天成的PTC液體加熱管,連續一年不間斷工作的功率衰減一般在10%左右,*在用戶能夠接受的范圍。而一些PTC制造廠的PTC,一個月的功率在30%左右,一年連續不間斷工作的功率衰減在40~50%,實際上已經無法使用。所以在購買PTC加熱管時,一定要做測試功率衰減試驗。
功率衰減與PTC陶瓷加熱片的表面溫度成正相關,表面溫度越高,功率衰減越大。也就是說,降低PTC加熱片的表面溫度,可以減少功率衰減,但是加熱管的體積會增加,成本也會增加。
功率衰減主要有兩種原因,一是PTC陶瓷加熱片常溫電阻的增加/沖擊電流的下降;二是傳熱結構的松動,使傳熱變差。
2.4應用場合。
貯水式熱水器,即熱式熱水器,電開水壺,熱飲水機,洗菜、洗碗、洗臉、洗澡、泡腳、足浴的熱水,太陽能、熱泵熱水器的輔助加熱,光伏太陽能熱水器的電加熱,吸油煙機、清洗劑的熱水清洗,熱水床,電鍍槽、柴油汽車油箱、濾清器加熱,液壓油、潤滑油、食用油加熱,桑拿、美容、消毒、加濕的產生蒸汽,藥水熏蒸,水族、魚缸池的保溫,水管、水、管道、油管的防凍,三元催化、尿素溶液的加熱,水熱地暖,油汀型、水熱散熱片的采暖等。
穩定加熱功率可以從10W到10KW。但是對于功率較大的加熱管,使用的PTC陶瓷加熱片數量比較多,會造成PTC陶瓷加熱片擊穿的機會增加;此外絕緣面積也比較大,絕緣的失效機會也會增加。所以好能夠分成幾根加熱管,每根加熱管的功率都小些,這樣可以減少失效和廢品。工作電壓范圍12V~420V,交直流均可。工作電壓較低而且加熱功率較大時,沖擊電流和穩定電流都會很大,電源難于承受,所以當需要大功率時,好不用低電壓。
電熱絲電熱管的優點是成本較低。存在的問題:一是,使用一段時間后,絕緣耐壓、漏電流、絕緣電阻超標;二是,不能干燒,如果溫度保護裝置出現故障,則電熱管會因干燒而燒毀,甚至燒壞周邊材料,出現火災;三是,電熱絲長期工作后,可能氧化燒毀,影響壽命,甚至造成漏電;四是,當水質不良,含陽離子(鈣、鎂等)濃度比較大,電熱管表面容易出現水垢,表面傳熱變差,導致內部電熱絲燒毀。
PTC液體發熱管可以克服電熱絲電熱管的缺點,絕緣耐壓、漏電流、絕緣電阻優良而穩定,耐干燒,使用壽命長,有水垢也不會燒壞。但是如果PTC制造質量不良,也還可能會出現問題:一是,PTC陶瓷體擊穿燒毀,導致短路,燒毀絕緣層;二是,絕緣層擊穿漏電,使外殼帶電;三是加熱功率隨使用時間增加而衰減;四是沖擊電流過大,造成供電線路和開關故障。PTC發熱管用戶,應慎重選擇PTC加熱片,以保證質量的可靠。