HUT71146A - Electric heating unit - Google Patents

Electric heating unit Download PDF

Info

Publication number
HUT71146A
HUT71146A HU9500746A HU9500746A HUT71146A HU T71146 A HUT71146 A HU T71146A HU 9500746 A HU9500746 A HU 9500746A HU 9500746 A HU9500746 A HU 9500746A HU T71146 A HUT71146 A HU T71146A
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
heating unit
electric heating
unit according
heater
heated
Prior art date
Application number
HU9500746A
Other languages
English (en)
Other versions
HU9500746D0 (en
Inventor
Dusko Maravic
Original Assignee
Maravic
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maravic filed Critical Maravic
Publication of HU9500746D0 publication Critical patent/HU9500746D0/hu
Publication of HUT71146A publication Critical patent/HUT71146A/hu

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021Heaters specially adapted for heating liquids

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)

Description

A találmány tárgya villamos fűtőegység, amelynek árammal átjárt fűtőellenállás-eleme, valamint a fűtendő testet vagy a felmelegítendő közeget tartó, illetve vezető masszív teste van.
A hagyományos fűtőegységeknek olyan fűtőelemeik vannak, amelyek árammal átjárt vezetékekből vannak kialakítva. Ezek anyaga előnyösen valamely Cr-Ni ötvözet, amelynek p fajlagos elektromos ellenállása mintegy 1‘1O6 fim. Mivel a villamos vezetékek p fajlagos ellenállása igen kicsi, a vezeték keresztmetszetének lehetőleg kicsinek, hosszának pedig nagynak kell lennie, hogy kellően nagy R effektív ellenállásértéket kapjanak. Ezért a hagyományos ellenállás-fűtőelemeket spirálisan feltekercselt vékony huzalból készítik. Ennek ellenére az ilyen fűtőszálak R ellenállása olyan kicsi, hogy ···· ···· · · ·· • · · · · · • · · · · · • · · · ·
- 2 már kis feszültségeknél nagy a bemeneti teljesítmény. így a huzal rövid idő alatt magas hőmérsékletű lesz. A tipikus hőmérsékletértékek 1000 °C körül vannak.
Az ellenálláshuzalt masszív, rendszerint villamosán szigetelő test választja el a felmelegítendő folyékony vagy gáz alakú közegtől vagy tárgytól. Ez a test tartja a hevítendő tárgyat, illetve vezeti a felmelegítendő közeget.
Az ilyen fűtőegységekre tipikus példa a villamos főzőlap, amelynél a fűtőspirál fölött, attól térközzel elválasztva foglal helyet a melegítendő edényt tartó, üvegkerámiából készült hordlap.
Egy további példa az átfolyásos melegítőkészülék, amelynél a felmelegítendő vizet vezető csövek - megfelelő térköz tartásával - spirálisan feltekercselt ellenálláshuzalokkal vannak körülvéve.
A tárgy vagy a közeg melegítése mindkét esetben inkább hővezetés, mint hősugárzás útján történik. Ezek a példák világossá teszik az ismert, ellenállás-fűtőelemeket alkalmazó fűtőegységek hátrányait. A hőforrást képező fűtőhuzal és a hőelnyelőt képező tárgy vagy közeg között minden esetben szükség van egy közbenső elemre. Ennek a közbenső elemnek nagy a tömege és általában rossz hővezető, mivel villamosán szigetelve van. Ez a rendszer tehát a hőátadást illetően igen lomha. Ezért a fűtőelem hőmérsékletének sokkal magasabbnak kell lennie annál az értéknél, amelyet a tárgynál vagy a közegnél el ··«· ····
kívánnak érni. Ezen túlmenően a fűtőteljesítmény nagy része kárbavész, mivel hősugárzás minden irányban történik. Ezért az ismert fűtőegységek hatásfoka igen alacsony.
A hatásfok növelhető lenne, ha a felmelegítendő tárgyat vagy közeget hővezető érintkezésbe hoznák a hőforrással. Ez azonban a szokásos fűtőhuzalok esetében nem valósítható meg. Mint már említettük, alacsony, illetve közepes hőmérsékletértékek nem érhetők el. A forró fűtőelemmel való érintkezés a tárgy, illetve közeg struktúrájának megváltozását idézheti elő. Felléphetnek továbbá a hőátadást gátló határeffektusok is.
Optimális hőátadás csak akkor lehetséges, ha a hőcserében részt vevő közegek közötti érintkezési felület a lehető legnagyobb. Az eddig alkalmazott anyagokból azonban nem lehet nagy felületű fűtőelemeket kialakítani, mivel fajlagos ellenállásuk túl kicsi.
Tekintettel arra, hogy egyre jelentősebb az igény a villamos energia minél hatékonyabb és takarékosabb kihasználása iránt, ezek az ismert fútőegységek már nem kielégitőek.
A találmány faladata olyan villamos fűtőegység létrehozása, amely magas hatásfokú hőátadást tesz lehetővé a hőforrás és a hőelnyelő között.
A feladat megoldását olyan, az 1. igénypont tárgyi köre szerinti villamos fűtőegység képezi, amelyre az jellemző, hogy ···· · · · · ·· • · · • · · · · · • · · · · • ·· · · · · ·
- 4 a hordozó, illetve vezető masszív test maga az árammal átjárt ellenállás-fűtőelem.
A találmány szerinti villamos fűtőegység az ismert fűtőegységekhez hasonlóan árammal átjárt ellenállás-fűtőelemet tartalmaz. Ez azonban masszív, azaz erős és súlyos testként van kialakítva. Formáját tekintve például cső vagy lemez alakú lehet. Ez a masszív test a találmány szerinti fűtőegységben nemcsak hőforrásként, hanem a felmelegítendő tárgyat hordozó, illetve - gáz vagy folyadék melegítése esetében - a közeget vezető elemként is funkcionál.
A találmány szerinti ellenállás-fűtőelem - a szokásostól eltérően - nem kis fajlagos villamos ellenállású vezető anyagból, hanem lényegesen nagyobb fajlagos ellenállású anyagból készül. Alkalmazható anyagok például különféle félvezetők (sziliciumkarbid), szénnel, grafittal vagy valamely fémmel dotált nagy teljesítményű műanyagok vagy más félvezetőszerű anyagok. Ezen anyagoknak lényegesen nagyobb a p fajlagos ellenállásuk, mint az eddig alkalmazottaké. A jellemző értékek 10-4 és 1 fim között vannak.
Az alkalmazott anyagok p fajlagos ellenállása és ezáltal effektív R ellenállása is elég nagy ahhoz, hogy az ellenállásfűtőelemnek ne kelljen feltétlenül kis keresztmetszetűnek és igen hosszúnak lenni. Ugyanakkor az azonos feszültségérték mellett hővé alakítandó energia a nagyobb ellenállásérték miatt kisebb, mint a hagyományos vezető ellenállás- fűtőelemek esetében. A fűtőelem alacsony, illetve közepes hőmérséklet értékre is beszabályozható. A tipikus hőmérséklet-értékek 50 és 700 °C között vannak.
A masszív testként kialakított félvezető ellenállásfűtőelemnek több előnye van. Mivel a fűtőelem már alacsony hőfokoknál szabályozható, olyan hőfokra melegíthető fel, amely csak kis mértékben magasabb, mint a tárgy vagy a közeg kívánt véghőmérséklete. Ily módon érintkezésbe hozható a felmelegítendő tárggyal vagy közeggel, miáltal a hőátadás hősugárzás helyett hővezetés útján mehet végbe. Mivel a fűtőelem masszív testként van kialakítva, a tárggyal, illetve a közeggel való érintkezés felülete nagy. A hőátadás ezen nagy felületen át mehet végbe. Ugyanakkor nincs szükség olyan járulékos masszív közbenső elemre, amely gátolná a hőátadást. Ezért, ellenkező irányból vizsgálva a kérdést, a hőforrás alacsony, illetve közepes hőfoka mellett is elérhető a tárgy vagy a közeg kívánt hőmérséklete. Ily módon a találmány szerinti fűtőegység hatásfoka lényegesen magasabb, mint a hagyományos ellenállás-fűtőhuzalos fűtőegységeké. A találmány szerinti fűtőegység tehát energiatakarékos.
A hatásfok további javítása érdekében a fűtőelemnek a hőátadást nem szolgáló felületei termikusán szigetelhetők. Ily módon a hőátadás a kívánt helyre irányul. A hősugárzásból eredő hőveszteségek alacsony értéken tarthatók.
Az ellenállás-fűtőelem masszív testét az alkalmazási területtől függően villamosán szigeteljük a felmelegítendő közeggel vagy tárggyal szemben. A szigetelőréteg például a ········ · · · · • · · · · * • · · · * · • « · · ♦ • ·· · · ··9 masszív testéhez hasonló hőtágulási együtthatójú kerámiabevonat lehet. Előnyösen olyan villamosán szigetelő anyagot választunk, amely viszonylag jó hővezető.
A találmányt az alábbiakban a csatolt rajzon vázolt kiviteli példák kapcsán ismertetjük. Az
1. ábra cső alakú fűtőegységet, a
2. ábra lap alakú ellenállás-fűtőelemmel ellátott fűtőegységet, és a
3. ábra főzőlapot mutat.
Az 1. ábra szerinti cső alakú ellenállás-fűtőelem 1 csodarabként van kialakítva, amelynek két végén áramkör létrehozása céljából egy-egy jól vezető, nagy felületű fémes 2 érintkező van. Ha ezeket a 2 érintkezőket feszültségforrásra csatlakoztatjuk, a cső anyagán áram folyik át, és annak R ellenállásértékétől függő mértékben felmelegszik a cső.
Ilyen ellenállás-fűtőelemet például átfolyásos melegitőkészülékben vagy mosogatógépben alkalmazhatunk. Az ellenállás-fűtőelem 1 csodarabja ekkor egyúttal a melegítendő víz csővezetékének egy szakaszát is alkotja. A víz az 1 csodarab 3 belső terében folyik. A forró csőfallal közvetlenül érintkező víz felmelegszik. Mivel a cső falának hőmérséklete csak kis mértékben magasabb a kívánt vízhőmérsékletnél, a víz struktúrája nem változik meg, és a hatásfok lényegesen magasabb, mint a hagyományos átfolyásos melegítőknél. A nem • · · kívánt hőveszteségek megakadályozása érdekében az 1 csodarabot hőszigetelő köpennyel vehetjük körül.
Ha az 1 csodarabra alacsony (50 V-nál kisebb) feszültséget kapcsolunk, nincs szükség különleges villamos szigetelésre. Ha azonban 220 V-os feszültséget alkalmazunk, a fűtőegységet villamosán szigetelő köpennyel kell elválasztani a környezettől. A felmelegítendő közeg (folyadék vagy gáz) azonban ennek ellenére közvetlen érintkezésben marad a hőforrásként szolgáló csodarabbal. Szigetelőanyagként például szilikonkaucsuk alkalmazható. Egy különleges kiviteli alak esetében az árammal átjárt csodarab falának belső oldala is el van látva egy hasonló anyagú vékony szigetelőréteggel.
A 2. ábra szerinti, lap alakú ellenállás-fűtőelem két végén - ugyanúgy, mint a már leírt kiviteli forma esetében egy-egy villamos 2 érintkező van. Ezeket a lap homlokoldalaihoz rögzíthetjük, vagy (amint az ábrán látható) a lapot körülfogóan is alkalmazhatjuk. A lap itt is egyidejűleg hőforrás és masszív, a felmelegítendő tárgyat hordozó test. A rákapcsolt feszültség értékétől függően villamosán szigetelő réteggel látjuk el a lapot, ez a réteg azonban egyúttal viszonylag jó hővezető. A lap alsó oldalát, ha ez nem szolgál hőátadásra, termikusán szigetelhetjük. Az ilyen fűtőegység például háztartási célú melegítőlapként vagy folyadéktárolóba merített fűtőelemként alkalmazható.
Egy ilyen lap alkalmazására a 3. ábra mutat példát. Az ellenálláselemet ebben az esetben főzőlapként alkalmazzuk. A
lap alsó 5 oldala villamosán és termikusán szigetelve van. A felső 6 oldal villamos szigetelőréteggel van ellátva. Erre kerül a felmelegítendő edény. Erre a főzőlapra is vonatkoznak a fentiekben leírt előnyök, tehát lehetővé teszi az ételek energiatakarékos elkészítését.
Egy további (nem ábrázolt) kiviteli példa esetében a hordozó fűtőelem egy további masszív testtel van érintkezésben. Ez a test villamos szempontból szigetelő, de jó hővezető tulajdonságokkal rendelkezik. Főzőlap vagy melegítőlap esetében ezt a masszív szigetelést alkalmazzuk a fenti szigetelőréteg helyett. Szigetelőanyagként például alumíniumnitridet (A1N) alkalmazunk.Ez a szigetelőtest választja el a hordozó fűtőelemet a felmelegítendő közegtől vagy tárgytól.
Egy további kiviteli alaknál egy ilyen szigetelőtest több masszív fűtőelemet köt össze egymással, amelyek ily módon összetett fűtőegységet képeznek.
Annak érdekében, hogy a találmány szerinti fűtőegységet racionálisan alkalmazhassuk, minden egyes konkrét felhasználási esetnél számításokkal kell optimalizálni minden paramétert. Tehát az ellenállás-fűtőelem hosszát és metszetét úgy kell megválasztani, hogy a kapott lényeges eredő R ellenállásérték megfeleljen az elérni kívánt hőmérsékletnek. Ugyanakkor azonban azt a követelményt is teljesíteni kell, hogy a test stabilitása elégséges legyen a közeg vezetéséhez, illetve a tárgy tartásához. A méretezésnél viszonylag szabadon megválasztható paraméter az anyag. A fajlagos ellenállás a • ·· • * · · ♦ • · ·«· • · « · • «· «· sziliciumkarbid vagy a műanyag megfelelő dotálásával változtatható.
A következőkben néhány tipikus kiviteli alakra adunk meg számpéldákat:
l.._péld.a.
Az alkalmazott anyag: grafittartalmú nagyteljesítményű műanyag, amelynek p fajlagos ellenállása 4 ücm
A cső méretei: átmérő: 40 mm falvastagság: 2,5 mm hossz: 200 mm
A ráadott feszültség: 220 V, 50 Hz
A teljesítmény: 1,78 kW
2. példa
Az alkalmazott anyag:
nagyteljesítményű műanyag, amelynek p fajlagos ellenállása 0,04 Qcm
A cső méretei:
lásd az 1. példát
A ráadott feszültség:
V
A teljesítmény:
2,12 kW
3. példa
Az alkalmazott anyag:
nagyteljesítményű műanyag, amelynek p fajlagos ellenállása 40 Ωαη
A cső méretei:
A ráadott feszültség:
Teljesítmény:
4. példa
Az alkalmazott anyag:
A rúd méretei:
A ráadott feszültség:
Teljesítmény:
lásd az 1. példát
380 V
532 W sziliciumkarbid, amelynek p fajlagos ellenállása 1,3 Qcm átmérő: 8 mm hossz: 150 mm
220 V, 50 Hz
1,25 kW

Claims (9)

  1. Szabadalmi igénypontok
    1. Villamos fűtőegység, árammal átjárt ellenállásfűtőelemmel és a felmelegitendő tárgyat tartó, illetve a felmelegítendő közeget vezető masszív testtel, azzal jellemezve, hogy maga az árammal átjárt ellenállás-fűtőelem képezi agyúttal a tartó, illetve vezető masszív testet is, és 104 fím és 1 Ωιη közötti fajlagos ellenállású félvezető anyagból van.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti villamos fűtőegység, azzal jellemezve, hogy a masszív test sziliciumkarbidból van.
  3. 3. Az 1. igénypont szerinti villamos fűtőegység, azzal jellemezve, hogy a masszív test szénnel, grafittal vagy fémmel dotált nagyteljesítményű műanyagból van.
  4. 4. Az 1. igénypont szerinti villamos fűtőegység, azzal jellemezve, hogy a masszív test cső alakú.
  5. 5. A 4. igénypont szerinti villamos fűtőegység, azzal jellemezve, hogy a csőnek termikusán szigetelt köpenye van.
  6. 6. Az 1. igénypont szerinti villamos fűtőegység, azzal jellemezve, hogy a fűtőelem legalább részben valamely villamosán szigetelő, jó hővezető réteggel vagy szigetelő testtel van burkolva.
  7. 7. Az 1. vagy 6. igénypont szerinti villamos fűtőegység, azzal jellemezve, hogy a fűtőelem lap alakú.
  8. 8. A 6. igénypont szerinti villamos fűtőegység, azzal jellemezve, hogy főzőlapként van kialakítva.
  9. 9. A 6. igénypont szerinti villamos fűtőegység, azzal jellemezve, hogy főzőlapként van kialakítva.
HU9500746A 1993-07-12 1994-07-08 Electric heating unit HUT71146A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH208393A CH688328A5 (de) 1993-07-12 1993-07-12 Elektrische Heizeinheit.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HU9500746D0 HU9500746D0 (en) 1995-05-29
HUT71146A true HUT71146A (en) 1995-11-28

Family

ID=4225513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9500746A HUT71146A (en) 1993-07-12 1994-07-08 Electric heating unit

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP0659328A1 (hu)
AU (1) AU7067094A (hu)
CH (1) CH688328A5 (hu)
CZ (1) CZ283545B6 (hu)
HU (1) HUT71146A (hu)
PL (1) PL308110A1 (hu)
WO (1) WO1995002952A1 (hu)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4528495B2 (ja) * 2003-05-26 2010-08-18 住友電気工業株式会社 超電導ケーブル用断熱管のベーキング方法
PL211421B1 (pl) 2007-12-21 2012-05-31 Tadeusz Tatarzyński Zespół grzewczy zbiorczy, zwłaszcza dla grzejnika elektrycznego

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2371275A (en) * 1945-03-13 heating element
CH138805A (de) * 1926-04-28 1930-03-31 Max Dr Hauser Elektrischer Widerstandskörper und Verfahren zur Herstellung desselben.
DE1239416B (de) * 1960-04-26 1967-04-27 Siemens Electrogeraete Ges Mit Elektrischer Durchlauferhitzer mit Heizwiderstand aus Keramik
US3309643A (en) * 1964-01-02 1967-03-14 Massachusetts Inst Technology Electric heating element
DE2049977C3 (de) * 1970-10-12 1973-10-11 Danfoss As. Elektrischer Widerstand und Verfahren zu seiner Herstellung
FR2167267A1 (en) * 1972-01-11 1973-08-24 Klima Technik Resistance compsn - for heating panels eg in muffles baking ovens and cooking appliances
GB1444722A (en) * 1972-08-25 1976-08-04 Harris Barbara Joan Electrical heating elements
NL7212816A (hu) * 1972-09-22 1974-03-26
US4384192A (en) * 1981-03-02 1983-05-17 Teledyne Still-Man Manufacturing Electric heating element
WO1991001617A1 (en) * 1989-07-18 1991-02-07 Matsusita Electric Works, Ltd. Heat generating member

Also Published As

Publication number Publication date
EP0659328A1 (de) 1995-06-28
CZ63095A3 (en) 1995-08-16
CH688328A5 (de) 1997-07-31
HU9500746D0 (en) 1995-05-29
PL308110A1 (en) 1995-07-24
CZ283545B6 (cs) 1998-04-15
WO1995002952A1 (de) 1995-01-26
AU7067094A (en) 1995-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5641421A (en) Amorphous metallic alloy electrical heater systems
US4937435A (en) Flexible electric heating pad using PTC ceramic thermistor chip heating elements
AU664108B2 (en) Heat distributing device
WO1993026135A9 (en) Heat distributing device
EP1595428B1 (en) Electric heat tracing
US20040146289A1 (en) Electric water heater, liquid heater, steam generator
CN110907492B (zh) 一种均温性高温发热组件及用于热导率测试的加热装置
US6418277B1 (en) Immersible PTC heating device
CN105972570B (zh) 蒸汽发生器及蒸汽设备
HUT71146A (en) Electric heating unit
EP0320862B1 (en) Positive temperature coefficient thermistor heating pad
CA2291370A1 (en) An electric continuous flow heater and a method for its manufacture
Yang et al. The characterization of single structure diamond heater and temperature sensor
EP0808078B1 (en) Amorphous metallic alloy electrical heater system
GB2307385A (en) Radiant heater having resistance heating element with dynamic TCR
JP2016031885A (ja) アモルファス金属合金電気ヒーターシステム
WO2004072323A2 (en) High reflectivity atmospheric pressure furnace for preventing contamination of a work piece
JP4060364B2 (ja) 非晶質金属合金の電気加熱装置
CN2630692Y (zh) 自适应中温辐射器
JP2009174822A (ja) 流体加熱装置
WO1994023549A2 (en) Electrical heater
WO2024005739A1 (en) Ac/dc high heat efficient resistance heater
RU2020770C1 (ru) Электронагревательное устройство
KR200256343Y1 (ko) 항온장치
WO2020122829A1 (en) Heating module comprising kapton coated resistance

Legal Events

Date Code Title Description
DGB9 Succession in title of applicant

Owner name: SGL CARBON AG, DE

DFC4 Cancellation of temporary prot. due to refusal