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電加熱器基礎綜合知識

2022-04-12 16:58:18

電加熱器基礎綜合知識

加熱元件是通過稱為焦耳加熱的原理將電能直接轉換為熱或熱能的材料或裝置。焦耳熱是導體因電流流動而產生熱量的現象。當電流流過材料時,電子或其他電荷載流子與導體的離子或原子發生碰撞,從而在原子尺度上產生摩擦。這種摩擦然后表現為熱量。焦耳第 一定律(Joule-Lenz law)用于描述導體中電流產生的熱量。這表示為,

P = IV 或 P = I2R

根據這些方程,產生的熱量取決于電流、電壓或導體材料的電阻。在整個加熱元件的設計中,電阻是比較重要的因素。


電加熱器


焦耳熱在所有不同強度的導電材料中表現都很明顯,除了一種稱為超導體的特殊材料。通常,對于導電材料,由于電荷載流子很容易流過,因此產生的熱量較少;而對于電阻高的材料,會產生比較多的熱量。另一方面,超導體允許電流流動但不產生任何熱量。通常來說,來自導體的熱量被歸類為能量損失。用于驅動動力設備的電能會以輸送損耗的形式產生不必要的熱量,不會產生任何有用的功。

從某種意義上說,電加熱元件的效率幾乎為 100%,因為所有提供的能量都轉換為其預期形式。加熱元件不僅可以傳導熱量,還可以通過光和輻射傳遞能量。然而,這僅適用于部分理想電阻器。材料的固有電容和電感可以分別將電能轉換為電場和磁場,從而產生輕微的損耗。考慮到整個加熱器系統,損失來自從過程流體或加熱器本身向外部環境散發的熱量。因此,系統須隔離以利用所有產生的熱量。


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