透明电热膜技术与维多炉

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长期以来,人们使用的电热转换元件主要是电阻丝及电热管,由于这类元件的散热面积小及与被加热体结合的不紧密,因而相对转换效率不高。近年来随着新技术的不断发展,一类新的电热转换元件—电热膜应运而生,以试图提高电热转换效率和扩大加热材料的种类与范围。利用电热膜技术制作电热器具也将成为潮流。

电热膜从外观看有透明与非透明两类,按制备工艺又有常温印刷与热喷涂两种方法。非透明膜以碳黑膜较常见,采用印刷方法制备。其优点是制作工艺简单,缺点是因膜与载体两者的热膨胀系数不同容易造成膜的脱落而影响寿命。本文所介绍的是以热喷涂方法制备的透明电热膜及其相关技术的应用。这是一种面状发热元件,可以制备在玻璃、陶瓷、搪瓷、云母和石英等电介质材料上。由于采用热喷涂方法,使被加热载体表面分子在活化时与电热膜材料之间以分子键形式结合,故其理化性能极其稳定。电热膜经由特殊工艺烧制的电极连通电源后,引起电热膜分子的热运动并迅速传导给被加热物体,其电热转换效率为100%,热利用率达85~95%。由于接触面积大,热量不会因过于集中造成载体受热不均而产生炸裂问题。我们所开发的透明电热膜的理化性质如下:

1.膜本身的硬度达莫氏八级,高于石英的硬度;2.膜的熔点高于1500℃,故在使用中的温度很高,3.膜的抗氧化性极强,经实测证明,在350℃以下连续使用3000小时,其各项性能均无变化;4.具有良好的化学稳定性,将它放入伏级纯浓盐酸、60%浓度的硫酸、伏级纯浓硝酸和1%氢氧化钠中浸泡72小时,各项性能均无变化;5.在电性能方面,功率密度可控制在0.01~30W/cm\(^{2}\),最大电流密度可达100A/mm2,它可以使用12V、24V、36V、110V、220V的交直流电压。除此之外,它的厚度极薄,透光率好,在加热过程中没有明火,这样使用起来非常安全可靠。

利用透明电热膜技术,可以开发许多节能型产品。例如,民用电热杯,电淋浴器、电火锅、电咖啡壶、电吹风、电熨斗、电取暖器及电烤箱等,工业上可用于汽车、火车的防霜玻璃、防腐防火场合的电加热设备,工业电烤箱、干衣机等,科研方面可用于水溶锅、蒸馏塔及电热烧杯等,在已投放市场的灯具上,应用这一技术后,以各种玻璃灯罩代替调光器和电源开关,新颖别致,很受欢迎。

图1
图1 🔍原图 (447×609)

受电磁灶的启发,我们设计了一种外观与电磁灶相似的炉具,由于它的功能多,重量轻、尺寸小且廉价,我们暂以“维多炉”命名。见附图。维多炉是用一块热膨胀系数很小的微晶玻璃板,正面可放置被加热的物体,背面即为制备后的电热膜,炉内装有温度传感器及电子控制电路、热反射板及保温材料。在操作面板上仅有一只轻触薄膜开关和五只发光二极管,用以分别指示炉温档位与加热状态。电路设有四个档位,以对应不同的加热对象,150℃(煎蛋、烤面包),200℃(煨、焖、炖各种食物),250℃(烤肉排),300℃(烹、炸各类食物)。在控制电路上,采用了零压开关技术,这样既可调节温度,又可避免因调节可控硅相角而引起的射频干扰。微多炉不仅可以作为一种独立的加热器具来使用,而且还可以与茶几、餐桌合为一体,用于烧烤和涮锅极为方便。(周伟都)