RU216724U1 - Электронагреватель на основе эластичной матрицы и проводящих углеродных и металлических добавок - Google Patents
Электронагреватель на основе эластичной матрицы и проводящих углеродных и металлических добавок Download PDFInfo
- Publication number
- RU216724U1 RU216724U1 RU2022134187U RU2022134187U RU216724U1 RU 216724 U1 RU216724 U1 RU 216724U1 RU 2022134187 U RU2022134187 U RU 2022134187U RU 2022134187 U RU2022134187 U RU 2022134187U RU 216724 U1 RU216724 U1 RU 216724U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- volume
- electric heater
- heater based
- elastic matrix
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к электрическим нагревателям, которые могут быть применены для терморегулирования различных объектов в химической и пищевой промышленности, а также в сфере АПК. Электронагреватель на основе эластичной матрицы и проводящих углеродных и металлических добавок в виде оболочки и наполнителя, в объеме наполнителя имеется наноструктурный углерод, а боковые поверхности объема наполнителя содержат электрические контакты, к которым подведены токопроводящие провода, подключенные к источнику электрической энергии, отличается тем, что в объеме наполнителя имеется микроразмерная дисперсная медь, а поверхность внешней оболочки выполнена с оребрением.
Description
Полезная модель относится к электрическим нагревателям, которые могут быть применены для терморегулирования различных объектов в химической и пищевой промышленности, а также в сфере АПК.
Известно изобретение (патент на изобретение №2439861, дата публикации патента: 10.01.2012), в рамках которого рассматриваются электропроводящие пленки, изготовленные из термопластичной матрицы и электропроводящих армирующих волокон, причем электропроводящие волокна фактически изотропно распределены в электропроводящей пленке, а также описан способ их получения. Электропроводящая пленка содержит от 3 до 45 мас. % армирующих волокон, электрических контактов, причем армирующие волокна по меньшей мере частично включают электропроводящие армирующие волокна длиной от 0,1 до 30 мм, которые распределены в направлении х-у в термопластичной матрице. При этом электрические контакты включены в данный материал надежно и на постоянной основе без применения клея. Обеспечение постоянной электропроводности по всей поверхности и, следовательно, поверхностного сопротивления пленки, а также отсутствие изменения электрического сопротивления в зависимости от давления на поверхность является техническим результатом изобретения.
Недостатком является низкая теплопроводность материала, обусловленная теплопроводностью полимерного композита и углеродных волокон, что снижает эффективную мощность тепловыделений.
Известна полезная модель, которая относится к электротехнике для нагрева жидких и газовых сред, и в том числе высокоагрессивных.
Технический результат - это нагреватель с мощностью от 1 до 50 кВт и более. Электрический нагреватель на основе углеродных волокнистых материалов имеет корпус из внутреннего слоя 1 и наружного слоя 2 с осью вращения, выполненной из стеклокомпозита на основе жидкого связующего, а также диаметр 20÷250 мм, длину, не превышающую 3100 мм, толщину стенки 1,5÷14 мм, внутри которой размещен нагревательный элемент 3 в виде ленты либо из ткани, предварительно разрезанной на ленты, из углеродного волокнистого материала всего ассортимента промышленного производства из гидратцеллюлозных, либо полиакрилонитрильных волокон, при этом каждый конец углеродного волокнистого материала в виде ленты сопряжен с металлической фольгой. В качестве жидкого связующего используют жидкие фенольные смолы; корпус нагревателя выполнен из стеклокерамики, а в качестве жидкого связующего используют фосфатное связующее холодного отверждения (патент на полезную модель №190077 U1, дата публикации патента: 2019.06.18).
К недостатку можно отнести то, что при изготовлении нагревателя используются фенольные смолы, а также при этом необходимо использовать систему автоматического регулирования для поддержания стабильного температурного режима.
В качестве прототипа использован патент РФ №2466333. В данном патенте описан электротеплоаккумулирующий нагреватель в виде оболочки и наполнителя. В объеме наполнителя имеется наноструктурный углерод, а боковые поверхности объема наполнителя содержат электрические контакты, к которым подведены токопроводящие провода, подключенные к источнику электрической энергии.
К недостаткам прототипа следует отнести то, что используемый в устройстве в качестве наполнителя материал имеет невысокую теплопроводность, а также плоскую поверхность, которая снижает эффективность теплообмена.
Технической задачей полезной модели является улучшение теплофизических параметров нагревателя за счет введения микроразмерной меди в качестве дополнительного проводящего дисперсного наполнителя и использование ребристой поверхности нагревателя.
Техническая задача полезной модели достигается тем, что электротеплоаккумулирующий нагреватель выполнен в виде оболочки и наполнителя, при этом в объеме наполнителя имеется наноструктурный углерод и микроразмерная дисперсная медь, а также использованием ребристой поверхности нагревателя.
На фиг. 1 показана структурная схема нагревателя, на фиг. 2 - термограммы образцов без микроразмерной меди и с микроразмерной медью, фиг. 3 - поверхность образца эластомера с добавками металлических дисперсных частиц.
Сущность предлагаемого способа получения электронагревателя на основе эластичной матрицы и проводящих углеродных и металлических добавок заключается в следующем: в качестве оболочки с оперением используется полимерный материал (1): натуральный каучук, кремнийорганический (силиконовый) или полиуретановый компаунд, или любой другой эластомер, термопласт или реактопласт, обладающий диэлектрическими свойствами. В качестве наноструктурного углерода могут быть использованы: фуллерены, однослойные и многослойные нанотрубки (УНТ, графен, оксид графена, углеродные или металлические квантовые точки и т.д. (с мас. % от 0,1 до 55). Полимерная матрица - наполнитель - может быть выполнена из таких материалов, как: полиэтилен, фторопласт, натуральный каучук, кремнийорганический (силиконовый) или полиуретановый компаунд, или любой другой эластомер, термопласт или реактопласт, обладающий диэлектрическими свойствами. Электрические контакты (2) изготавливаются из электропроводящих материалов (металлов, графита и т.д.). Источник электрического напряжения (3) переменного и постоянного тока (от 3 до 220 В). Соединительные токопроводящие провода (4) (фиг. 1).
При подаче питающего напряжения от источника электрической энергии на электрические контакты (2) через соединительные провода (4) происходит прохождение электрического тока за счет наличия электропроводящих частиц углерода и микроразмерной дисперсной меди (фиг. 2), которые находятся в полимерной матрице (3), что приводит к тепловыделению. Прохождение электрического тока сопровождается эффектами поляризации диэлектрика, а также эффектами туннельного тока. Диэлектрическая часть, которая является матрицей, в этом случае накапливает электрический заряд и подвергается поляризации и также накапливает теплоту (фиг. 3).
В таблице 1 представлено сравнение теплопроводности образцов нагревателей с микроразмерной медью (Cu) и МУНТ. Добавление меди (8 мас. %) приводит к росту теплопропроводности до 0,4 с 0,24 Вт/(m⋅°С), также увеличивается температуропроводность.
Распределение и величина температурного поля может быть представлена в виде термограммы (фиг. 3а, b). Термограмма фиг. 3а - представлена для эластомера с МУНТ (маc. 5%) Термограмма фиг. 3b представлена для эластомера при добавлении микроразмерной меди характеризуется увеличением температуры с 47,2 до 96,3°С. Также при этом изменяются режимные параметры нагревателя с МУНТ и микроразмерной медью (табл. 2 и табл. 3). Таблица 2 режимные параметры нагревателя с МУНТ. Таблица 3 режимные параметры нагревателя с МУНТ и микроразмерной медью. При напряжении 25 В - ток в нагревателе с МУНТ составляет 4,28 мкА, а для МУНТ и микроразмерной меди значение тока возрастает до 80,24 мкА.
Таким образом, технический результат был достигнут, что подтверждается улучшением энергетических параметров и приданием свойств нагревания в условиях подвода электрического напряжения от различных групп питающих электродов.
Claims (1)
- Электронагреватель на основе эластичной матрицы и проводящих углеродных и металлических добавок в виде оболочки и наполнителя, в объеме наполнителя имеется наноструктурный углерод, а боковые поверхности объема наполнителя содержат электрические контакты, к которым подведены токопроводящие провода, подключенные к источнику электрической энергии, отличающийся тем, что в объеме наполнителя имеется микроразмерная дисперсная медь, а поверхность внешней оболочки выполнена с оребрением.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU216724U1 true RU216724U1 (ru) | 2023-02-22 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2133060C1 (ru) * | 1998-04-29 | 1999-07-10 | Закрытое акционерное общество "Технолига" | Устройство для укрытия оборудования, содержащего щелочной металл, материал для укрытия оборудования, содержащего щелочной металл, теплоизоляционный материал и способ его получения |
RU2010129500A (ru) * | 2007-12-18 | 2012-01-27 | Дэвид Джон ФОРСЕТ (CA) | Устройство электроподогрева, включающее в себя термоэлектрический генератор |
CN203824054U (zh) * | 2014-01-24 | 2014-09-10 | 张卫东 | 一种电热水器 |
RU180578U1 (ru) * | 2017-08-14 | 2018-06-19 | Волкаст Лимитед | Электроводонагреватель накопительного типа |
RU190077U1 (ru) * | 2018-11-02 | 2019-06-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛКАД" (ООО "ЭЛКАД") | Электрический нагреватель на основе углеродных волокнистых материалов |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2133060C1 (ru) * | 1998-04-29 | 1999-07-10 | Закрытое акционерное общество "Технолига" | Устройство для укрытия оборудования, содержащего щелочной металл, материал для укрытия оборудования, содержащего щелочной металл, теплоизоляционный материал и способ его получения |
RU2010129500A (ru) * | 2007-12-18 | 2012-01-27 | Дэвид Джон ФОРСЕТ (CA) | Устройство электроподогрева, включающее в себя термоэлектрический генератор |
CN203824054U (zh) * | 2014-01-24 | 2014-09-10 | 张卫东 | 一种电热水器 |
RU180578U1 (ru) * | 2017-08-14 | 2018-06-19 | Волкаст Лимитед | Электроводонагреватель накопительного типа |
RU190077U1 (ru) * | 2018-11-02 | 2019-06-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛКАД" (ООО "ЭЛКАД") | Электрический нагреватель на основе углеродных волокнистых материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7642489B2 (en) | Flexible electrothermal composite and heating apparatus having the same | |
FI80820C (fi) | Sjaelvreglerande elektrisk uppvaermningsanordning. | |
WO2009137725A1 (en) | Nanostructure-based heating devices and method of use | |
US11438971B2 (en) | High-performance far-infrared surface heating element of carbon composite material and application thereof | |
JP2007263193A (ja) | 流体加熱用チューブ、及び流体加熱用チューブの加熱方法 | |
RU216724U1 (ru) | Электронагреватель на основе эластичной матрицы и проводящих углеродных и металлических добавок | |
JPS59206441A (ja) | 電導性ポリマ−およびその用途 | |
Jeon et al. | Electric heating films based on m-aramid nanocomposites containing hybrid fillers of graphene and carbon nanotube | |
CN104202846A (zh) | 一种可卷曲发热塑料材料 | |
KR101467353B1 (ko) | 하이브리드 면상 발열 복합재 | |
KR102073670B1 (ko) | 탄소나노튜브가 포함된 복합소재 발열체 | |
Shchegolkov et al. | The influence of graphene-like structures on the effect of temperature self-regulation in an electroconducting polymer material | |
KR101940066B1 (ko) | 난방용 발열체 및 그 제조방법 | |
Shchegolkov et al. | Investigation of heat release in nanomodified elastomers during stretching and torsion under the action of electric voltage | |
CN110144068A (zh) | Cnt复合型材料发热体及其制造方法和应用 | |
Yao et al. | Anisotropic conductance of the multiwall carbon nanotube array/silicone elastomer composite film | |
CN211671000U (zh) | 一种基于石墨烯的电热板 | |
WO2004051672A3 (en) | Resistive heating using polyaniline fiber | |
Park et al. | Electrical properties of carbon black composites for flexible fiber heating element | |
Shchegolkov et al. | Effect of addition of carbon nanotubes on electrical conductance and heat dissipation of elastomers at flow of direct current | |
CN202859424U (zh) | 柔性医疗垫 | |
CN201444702U (zh) | 一种碳纤维电热缆线 | |
KR102300429B1 (ko) | 수요자 맞춤 크기형 발열 탄소나노튜브 시트의 제조방법 | |
CN217957346U (zh) | 发热管 | |
Shchegolkov et al. | Mathematical Model of an Electric Hater Based on a Nano-modified Elastomer with the Effect of Temperature Self-regulation |