Informacje na temat ceramicznego elementu grzejnego:
Materiały ceramiczne, które mają potencjał przekształcania energii elektrycznej w energię cieplną, są znane jako elementy grzewcze. Ta konwersja energii odbywa się na zasadzie zwanej ogrzewaniem Joule'a.
Ceramiczne elementy grzewcze mają szerokie zastosowanie w urządzeniach gospodarstwa domowego i przemyśle. Są trwałe, wydajne i zrównoważone w wysokich temperaturach.
Różne materiały ceramiczne powszechnie stosowane jako elementy grzewcze:
Niektóre materiały ceramiczne nadają się dobrze jako ceramiczne elementy grzewcze. Poniżej przedstawiono najczęściej stosowane materiały ceramiczne w branży ceramicznego ogrzewania.
1.Węglik krzemu (SiC):
Węglik krzemu jest wiodącym materiałem ceramicznym używanym jako ceramiczny element grzejny. Jest to twardy związek i materiał krystaliczny, który ma różne zastosowania.
SiC może wytrzymać i działać w bardzo wysokiej temperaturze do 1973K (Kelwinów). Zawiera atomy krzemu i węgla. Jest popularnym ceramicznym elementem grzejnym ze względu na wysoką przewodność cieplną i odporność chemiczną.
SiC jest szeroko stosowany w ceramice, półprzewodnikach i materiałach ściernych.
Wzór na przeliczanie temperatury:
1.Kelwiny na Celsjusza: Celsjusza (°C) = Kelwiny (K) -273,15
2. Celsjusza na Kelwiny: Kelwin (K) = Celsjusza (°C) + 273,15
Uwaga: Zero stopni (0°C) Celsjusza odpowiada 273,15 Kelwinom.
2.Azotek krzemu (Si3N4):
Azotek krzemu to kolejny powszechnie stosowany materiał ceramiczny w produkcji elementów grzejnych. Może on tolerować temperatury powyżej 1673,15 K.
Posiada wyjątkowe właściwości, takie jak odporność na wysokie temperatury, odporność na szok termiczny, wytrzymałość mechaniczną, odporność chemiczną i niski współczynnik cieplny.
Si3N4 jest stosowany w produkcji elementów ceramicznych, półprzewodników i sprzętu laboratoryjnego. Ma również zastosowanie w procesach obróbki metali lub obróbki cieplnej.
3. Tlenek glinu (Al2O3):
Tlenek glinu jest powszechnie znany jako glina. Jest jednym z podstawowych materiałów ceramicznych stosowanych w elementach grzewczych. Może wytrzymać temperatury 1873,15K ze względu na swoją odporność na wysokie temperatury.
Al2O3 ma również doskonałą przewodność cieplną, izolację elektryczną i odporność chemiczną. Jest powszechnie stosowany w piecach przemysłowych, urządzeniach domowych i sprzęcie laboratoryjnym.
4. Dwukrzemek molibdenu (MoSi2):
MoSi2 (dwusilicyd molibdenu) to kolejny popularny ceramiczny element grzejny. Ten ceramiczny metal ma wysoką odporność na utlenianie i temperaturę topnienia. Może generować temperatury do 2173K w powietrzu lub tlenie.
MoSi2 może być używany do generowania wyższych temperatur w zależności od technologii projektowej. Jest używany w piecach wysokotemperaturowych.
Element ceramiczny jest wrażliwy w temperaturze pokojowej.
5. Ceramika z pirolitycznego azotku boru (PBN):
Pirolityczny azotek boru (PBN) to niezwykle czysty materiał ceramiczny stosowany jako element grzejny w przemyśle półprzewodnikowym, lotniczym, sprzętu laboratoryjnego i elektronicznym.
PBN to wszechstronny element ceramiczny. Ma wysoką przewodność cieplną, niską rozszerzalność cieplną, wysoką odporność chemiczną, wysoką izolację elektryczną i stabilność temperaturową. PBN może generować temperatury do 1873K.
6. Materiały o dodatnim współczynniku cieplnym (PTC)
PTC to wyjątkowy materiał ceramiczny o dodatnim współczynniku temperaturowym. Rezystancja elektryczna PTC wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Jest to wyjątkowe, ponieważ typowy materiał ceramiczny ma ujemny współczynnik temperaturowy (NTC). Ich rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Do powszechnie stosowanych materiałów PTC należą PTC na bazie półprzewodników, warystory tlenkowo-metalowe (MOV) i niektóre polimery.
Są szeroko stosowane w pomiarach temperatury, ochronie obwodów, rozruchu silników, samoregulującym ogrzewaniu,dmuchawa bocznokanałowa i przełączanie wrażliwe na temperaturę.
Pozostają stabilne w stanie materialnym do temperatury 1273K.
7.Azotek glinu (AlN)
Azotek glinu to kolejny wyjątkowy materiał ceramiczny używany jako element grzejny. Ma wysoką przewodność cieplną, doskonałą izolację elektryczną, niską rozszerzalność cieplną i jest odporny na większość chemikaliów.
AIN to popularny ceramiczny element grzejny stosowany w przemyśle półprzewodnikowym, oświetleniu LED, podzespołach mikrofalowych, układach RF oraz w produkcji radiatorów.
Azotek glinu może generować temperatury do 873K.
Właściwości dobrego ceramicznego elementu grzejnego:
Prawie wszystkie materiały przewodzące wytwarzają ciepło, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny. Jednak nie wszystkie materiały ceramiczne nadają się jako element grzejny. Materiały ceramiczne muszą mieć pewne specyficzne właściwości, aby można je było uznać za elementy grzejne, takie jak:
Opór elektryczny:
Materiały powinny mieć wysoką rezystancję elektryczną, aby mogły być uważane za elementy grzewcze. Nadprzewodniki mają niską rezystancję. Nie nadają się jako elementy grzewcze ze względu na niską wartość rezystancji i wysoką przewodność.
Chociaż ceramiczny element grzejny powinien mieć wysoką rezystancję, jego rezystancja nie powinna być wysoka jak izolatorów. Izolatory nie mogą przepuszczać elektryczności, ale element grzejny potrzebuje charakteru przepuszczającego elektryczność.
Odporność na utlenianie:
Zazwyczaj ciepło przyspiesza utlenianie materiałów ceramicznych. Utlenianie zmniejsza wydajność elementów grzejnych. Skraca również ich żywotność.
Stop jest mieszany z elementami grzewczymi, aby zapobiec utlenianiu. Tlenek krzemu (SiO2) i tlenek glinu (AI2O3) to powszechne materiały antyoksydacyjne stosowane do tworzenia ochronnych osadów na ceramicznych elementach grzewczych.
Współczynnik rezystancji temperaturowej:
Rezystancja materiałów zmienia się wraz ze wzrostem temperatury. Rezystancja materiału przewodzącego wzrasta wraz z temperaturą.
Materiały posiadające wysoki współczynnik rezystancji temperaturowej charakteryzują się szybkim wzrostem rezystancji wraz ze wzrostem temperatury.
Dobre ceramiczne elementy grzejne powinny charakteryzować się niskim współczynnikiem rezystancji temperaturowej.
Właściwości mechaniczne:
Idealny element grzejny musi mieć pewne właściwości mechaniczne. Jedną z głównych właściwości mechanicznych elementów grzejnych jest ciągliwość. Ciągliwość pozwala elementom grzejnym wciągać się w przewody. Łatwo je kształtować bez naruszania ich wytrzymałości na rozciąganie dla tej właściwości.
Odporność na odkształcenia to kolejna niezbędna cecha mechaniczna ceramicznych elementów grzejnych. Odpowiedni ceramiczny element grzejny może utrzymać swój rzeczywisty stan w wysokich temperaturach, aby zapewnić tę odporność mechaniczną.
Wręcz przeciwnie, twarde materiały mogą zostać uszkodzone w wysokich temperaturach. Dlatego nie nadają się jako elementy grzewcze.
Temperatura topnienia:
Temperatura topnienia jest odnoszona do temperatury, w której stały związek przekształca się w ciecz. Temperatura pracy elementów grzejnych zależy w znacznym stopniu od temperatury topnienia. Dobry ceramiczny element grzejny ma wysoką wartość temperatury topnienia.
Mogą generować wysokie temperatury bez deformacji ze względu na wysoką temperaturę topnienia.
Zalety i wady ceramicznych elementów grzejnych:
Elementy grzejne ceramiczne mają pewne zalety i wady, takie jak:
Zalety
- Efektywność: Ceramiczne elementy grzewcze są bardzo wydajne. Mogą generować ogromne ciepło bez zmiany swojego stanu fizycznego i materialistycznego. Ze względu na swoją wysoką rezystancję generują również więcej ciepła na wat niż tradycyjne elementy metalowe.
- Ruchliwość: Grzejniki ceramiczne są przenośne ze względu na swoją lekkość. Są idealne do ogrzewania małego biura i pokoju.
- Bezpieczeństwo: Wszystkie grzejniki ceramiczne są bezpieczne w użytkowaniu.
Wady
- Powolne nagrzewanie: Grzejniki ceramiczne potrzebują więcej czasu, aby osiągnąć docelową temperaturę.
- Hałas: Grzejniki ceramiczne są nieco głośniejsze od innych.
Często zadawane pytania
Jakiego materiału można użyć jako elementu grzejnego?
Jako elementy grzewcze stosuje się węglik krzemu, azotek krzemu, tlenek glinu (glinu), nikiel-chrom, molibden-chrom-aluminium i dwukrzemek molibdenu.
Dlaczego grzejniki ceramiczne są lepsze?
Grzejniki ceramiczne mogą szybko generować ciepło i dłużej je zatrzymywać po wyłączeniu. Są bardzo wydajne i skuteczne w małych przestrzeniach.
Wniosek: Ceramiczne elementy grzejne są niezbędne w zastosowaniach przemysłowych i urządzeniach gospodarstwa domowego. Ich niezawodna zdolność do generowania ciepła sprawia, że są cennym materiałem dla nowoczesnego przemysłu elementów grzejnych.
Ceramiczne elementy grzewcze są wydajne, przenośne i bezpieczne w użyciu. Dalszy postęp w nauce o materiałach podniesie ceramiczne elementy grzewcze na nowy poziom.