المعرفة المشتركة حول تطوير التدفئة الكهربائية

في حياتنا اليومية، نستخدم عددًا لا يحصى من الأجهزة الكهربائية، مثل الغلايات الكهربائية، وأجهزة طبخ الأرز، وسخانات المياه الكهربائية، وصنابير المياه الكهربائية، والمقالي الكهربائية. دعونا أولا نلقي نظرة سريعة على تاريخ تطور الكهرباء.

منذ أكثر من ألفي عام، عندما اكتشف الإنسان لأول مرة وجود الكهرباء، بدأوا بدراستها وتطويرها. من الفهم الأولي للكهرباء إلى اكتشاف التيار الكهربائي، تعمقت أبحاثهم خطوة بخطوة، وبلغت ذروتها في اختراع أول مولد احتكاك دوار في العالم في عام 1660. ومع ذلك، لم ينتج عن هذا سوى الكهرباء الساكنة، والتي كان من الصعب تطبيقها عمليًا. لذلك، يمكن للناس الاستمرار في استكشاف أبحاث الكهرباء. في عام 1800، قام فولتا، بناءً على اكتشافاته العميقة حول التيار الكهربائي في العام السابق، باختراع أول بطارية في العالم. في عام 1821، اخترع فاراداي أول مولد في العالم، ليصبح والد المولد. في عام 1831، بناءً على اختراعاته السابقة واكتشافاته الإضافية في الممارسة العملية، اخترع فاراداي أول مولد في العالم قادر على إنتاج تيار مستمر. تم تصنيع المولدات اللاحقة جميعها على أساس نفس مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. ومنذ ذلك الحين، وصلت اختراعات الإنسان في الأجهزة الكهربائية إلى ذروتها، مؤذنة بالانتقال من عصر الأجهزة الكهربائية النظرية إلى عصر الأجهزة الكهربائية العملية، مع ظهور الأجهزة العملية المختلفة الواحدة تلو الأخرى.

أصل وتعريف التدفئة الكهربائية

عندما تم اكتشاف ظاهرة أن التيار الكهربائي الذي يمر عبر موصل يمكن أن ينتج عنه تأثير تسخين، بدأ العديد من المخترعين حول العالم في البحث وتصنيع أجهزة التدفئة الكهربائية المختلفة، مما يمثل علامة فارقة في تطوير التدفئة الكهربائية.

التدفئة الكهربائية هي عملية تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية والاستفادة منها.

نظرة عامة على تطوير أنابيب التدفئة الكهربائية

كانت أجهزة التدفئة الكهربائية التي ظهرت في القرن التاسع عشر لا تزال في مهدها، وتبدو بدائية للغاية مقارنة بالمنتجات الحديثة. كانت تطبيقاتهم الأولى في المقام الأول للاستخدام المنزلي.

وفي عام 1859، قام السيد سيمبسون بتصنيع أول أنبوب تسخين كهربائي في العالم وحصل على براءة اختراع له. يتكون عنصر التسخين هذا من سلك معدني ملفوف مغلف داخل أنبوب معدني، مع مادة عازلة من السيراميك تستخدم لعزل الأنبوب المعدني عن السلك المعدني، مكونًا عنصر التسخين-هذا هو أنبوب التسخين الكهربائي الذي نعرفه اليوم. ونظرًا لنقص التكنولوجيا والمعدات المتقدمة في ذلك الوقت، لم يكن من الممكن تطبيق هذا الاختراع. ولم يكن هناك أيضًا سلك مقاومة مناسب كمادة تسخين مقاومة؛ المادة الوحيدة القابلة للاستخدام كانت سلك الحديد. ومع ذلك، فإن سلك الحديد لديه مقاومة منخفضة للغاية، مما يجعل من الصعب إنتاج جهد عالي، وكانت الأسلاك المصنوعة من المعادن الثمينة باهظة الثمن، مما يعيق التطوير.

ظهر النموذج الأولي للحديد الكهربائي لأول مرة في الولايات المتحدة عام 1893، وتلاه استخدام المواقد الكهربائية عام 1909. وكانت هذه المواقد تستخدم السخانات الكهربائية، أي تحول التدفئة من القش والحطب إلى الكهرباء، ومن الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الحرارية. ومع ذلك، فإن التطور السريع لصناعة أجهزة التدفئة الكهربائية أعقب اختراع سبائك النيكل- والكروم لعناصر التسخين.

[صورة]

في عام 1910، نجحت الولايات المتحدة في تطوير أول حديد كهربائي مصنوع من سلك تسخين من سبائك النيكل- والكروم. أدى هذا إلى تحسين هيكل المكواة الكهربائية بشكل أساسي، مما أدى إلى انتشارها السريع. يتمتع سلك التسخين المصنوع من سبائك النيكل - بالكروم بمقاومة درجات الحرارة العالية والمقاومة العالية، كما أن المواد العازلة غير العضوية الاصطناعية متاحة بالفعل. هذا يحدد الشروط الأساسية لإنتاج عناصر التدفئة الكهربائية.

حدث التطور الحقيقي لعناصر التسخين الكهربائي خلال الحرب العالمية الأولى، عندما كانت الطريقة الأساسية لتصنيعها هي عملية تعدين المساحيق. في عام 1917، اخترع المهندس الكهربائي الأمريكي إدوين إل. ويجاند أول عنصر تسخين كهربائي في غلاف معدني- في العالم وأسس شركة Wiegand Appliance، وهو مصنع يحمل اسمه، باستخدام براءة اختراعه.

في عام 1918، قامت شركة جنرال إلكتريك بتصنيع عنصر تسخين كهربائي مع سلك التسخين والأنبوب الخارجي المثبت بشكل مركزي، والمملوء بمادة عازلة مسحوقة. تتضمن هذه الطريقة أنبوبًا معدنيًا يحتوي على ملف حلزوني متحد المركز من سلك التسخين محاطًا بمادة عازلة مسحوقة؛ تم تثبيت الملف في وسط الأنبوب. ثم يتم إنتاج هذا العنصر عن طريق سحب الأنبوب أو ضغطه أو ربطه. إلا أن هذه الطريقة لم تنجح بسبب عدم توفر الآلات أو طرق الإنتاج المناسبة.

بحلول عام 1925، ظهر في اليابان منتج مزود بعنصر تسخين كهربائي مثبت في وعاء، ليصبح النموذج الأولي لطباخ الأرز الحديث. خلال هذه الفترة، ظهرت أيضًا منتجات التدفئة الكهربائية الصناعية مثل الأفران الكهربائية المختبرية، وأفران صهر الغراء، والمشعات.

من عام 1910 إلى عام 1925، تطور ظهور أنواع مختلفة من أجهزة التدفئة الكهربائية وتطبيقها على نطاق واسع في كل من التطبيقات المنزلية والصناعية بسرعة، وخاصة في القطاع المنزلي. شهدت هذه الفترة تطورًا كبيرًا في تاريخ أجهزة التسخين الكهربائي المصنوعة من الألومنيوم المصبوب والنحاس المصبوب، وقد وضع اختراع سبائك النيكل-الكروم الأساس لتطوير صناعة أجهزة التدفئة الكهربائية. في حين أن التطبيقات الجديدة بعد عشرينيات القرن العشرين كانت أقل عددًا مما كانت عليه في الفترة السابقة، فقد خضعت جميع أنواع أجهزة التدفئة الكهربائية لإعادة تصميم وتحسين مستمر، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في تاريخ أجهزة التدفئة الكهربائية. في أجهزة التدفئة الكهربائية المنزلية، تم تصميم العديد من الأجهزة لتكون أكثر جمالية، ومتينة، وقوية، وتتميز بتحكم تلقائي في درجة الحرارة والوقت، مما يجعلها سهلة الاستخدام. في الوقت نفسه، تم تحسين المواد المستخدمة في التصنيع، مثل استخدام سلك كروم -نيكل عالي الجودة من الدرجة الأولى- وأكسيد المغنسيوم أو مسحوق أكسيد المغنسيوم كعزل.

بعد أربعينيات القرن العشرين، وبسبب التقدم في العلوم والتكنولوجيا الأمريكية، وانخفاض تكاليف الكهرباء، وزيادة الدخل من التنمية الاقتصادية، بدأت أجهزة التدفئة الكهربائية تدخل مرحلة الاعتماد على نطاق واسع. وبحسب البيانات فإن نسبة انتشار المكاوي الكهربائية في المنازل الأميركية تجاوزت 90% خلال هذه الفترة.

في أوروبا حتى منتصف الخمسينيات، كانت الأساليب المستخدمة معقدة للغاية، مما أدى إلى ارتفاع التكاليف. فقط بعد أن روج بيرتون كانثال لعملية تصنيع الماكينات، والتي صممها السيد أوكلي خصيصًا للسوق الأمريكية، أصبح تطبيق عناصر التسخين الكهربائي واستخدامها على نطاق واسع أمرًا شائعًا في جميع أنحاء العالم بسبب التقدم في معدات الإنتاج.

إلى جانب طرق التصنيع المذكورة أعلاه، كانت هناك أيضًا عملية بيك وعملية كسر الأنبوب-. في عام 1926، كان النرويجي سي دبليو بيك رائدًا في طريقة تصنيع عناصر التسخين الكهربائية. يتضمن ذلك تحويل المغنيسيوم المعدني النقي إلى هيدروكسيد المغنيسيوم (Mg(OH)₂) تحت ضغط عالٍ وبخار بدرجة حرارة عالية. يتضمن ذلك لف سلك مقاومة داخل أنبوب مغنيسيوم، أو تشكيل شريطين من المغنيسيوم ووضع سلك المقاومة بينهما. تم بعد ذلك وضع سلك المقاومة وأنبوب المغنيسيوم (أو الشريط) داخل غلاف معدني وتعريضهما لتسخين الضغط (حوالي 20-30 ضغطًا جويًا من البخار). تحت تأثير البخار شديد السخونة، تم تحويل المغنيسيوم المعدني إلى Mg(OH)₂، وزاد حجمه بشكل ملحوظ. يؤدي هذا إلى تثبيت سلك المقاومة في المنتصف وتسليحه بالكامل بهيدروكسيد المغنيسيوم. بعد ذلك، لتحويل هيدروكسيد المغنيسيوم إلى MgO، يخضع العنصر للتليين.

هناك طريقة أخرى، تُستخدم لسنوات عديدة، خاصة في سويسرا وألمانيا، تتضمن تغليف ملف المقاومة في أنبوب من السيراميك، على غرار استخدام الخرز العازل التقليدي مثل التلك. يتم تسليح سلك المقاومة والأنبوب العازل داخل غلاف الأنبوب المعدني. يتم ملء التجويف الموجود داخل ملف المقاومة بمادة عازلة مسحوقة لمنع سلك المقاومة من التحرك أثناء المعالجة اللاحقة. لمزيد من تحسين توصيل الحرارة بين سلك المقاومة والقشرة المعدنية، يتم تشكيل عنصر التسخين شبه النهائي أو لفه أو ضغطه لتقليل قطره الخارجي، مما يؤدي إلى سحق أنبوب السيراميك أثناء المعالجة؛ يُعرف هذا بطريقة الأنبوب المسحوق. ولا تزال بعض هذه الطرق مستخدمة حتى اليوم وهي عمليًا طرق تصنيع عناصر التسخين.

في أواخر القرن العشرين والقرن الحادي والعشرين، وصلت أنابيب التدفئة الكهربائية إلى مرحلة النضج وتم تطبيقها في مجالات مختلفة، بما في ذلك التطبيقات المدنية والصناعية والعسكرية. على سبيل المثال، تستخدم معظم الأجهزة المنزلية الصغيرة مثل الغلايات الكهربائية، وأكواب الماء الكهربائية، والمكاوي الكهربائية، والأفران الكهربائية في المقام الأول عناصر التسخين الكهربائية؛ بينما تستخدم سخانات الفضاء وسخانات الحمام وبعض السخانات الأخرى عناصر تسخين كهربائية مصنوعة من ألياف الكربون بالأشعة تحت الحمراء البعيدة. أدى ظهور عناصر التسخين الكهربائي والنضج المستمر للتكنولوجيا، إلى جانب بقاء-المبدأ الأصلح بين الشركات المصنعة-، إلى التطوير المستمر وإطلاق منتجات متطورة بشكل متزايد في السوق على نطاق واسع، مما يوفر السرعة والراحة والبساطة والسلامة لحياة الأشخاص وعملهم. في السنوات الأخيرة، عادةً ما يقوم مصنعو مكونات التدفئة الكهربائية للأجهزة المنزلية الصغيرة بإكمال هذا الجزء من العمل مسبقًا. على سبيل المثال، عند إنتاج الملحقات لمصنعي مكواة البخار، فقد تطورت من توريد عناصر التسخين الكهربائية البسيطة إلى توريد أجهزة توليد البخار مباشرة. اليوم، يمكن لمصنعي مكونات التسخين الكهربائي أيضًا توفير مكونات التسخين الكهربائي المدمجة مثل عناصر التسخين الكهربائي اللحظية.

لقد مر أكثر من قرن من الزمان، وتطورت عناصر التسخين الكهربائي بشكل ملحوظ، مع وجود أصناف لا تعد ولا تحصى. لقد تطور تطوير عناصر التسخين الكهربائي من مجرد استبدال المعدات إلى لعب دور حاسم في المعدات.

نظرة عامة على تطور عناصر التدفئة الكهربائية في بلدي قبل التحرير، وبسبب العدوان الإمبريالي والحكم الرجعي، ظلت صناعة أجهزة التدفئة الكهربائية في بلدي متخلفة للغاية، ولم تتطور بشكل مطرد إلا بعد التحرير. في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات، بدأت عناصر التسخين الكهربائي في الظهور والتطور بسرعة في بلدي. في عام 1958، أنشأت بلدي أول مصنع لعناصر التسخين الكهربائي-، وهو مصنع شنغهاي لأجهزة التدفئة الكهربائية، وهو أول مصنع لعناصر التسخين الكهربائي في البلاد. بعد ذلك، تم إنشاء مصانع عناصر التسخين الكهربائي في جميع أنحاء البلاد، ووصلت إلى ذروتها في عام 2008. حاليًا، وفقًا لإحصائيات غير كاملة، يوجد أكثر من عشرة آلاف مصنع لعناصر التسخين الكهربائي في بلدي، بما في ذلك -شركات معروفة مثل Zhongri Electric Heating، وHangzhou Kawai، وHangzhou Zopas، وZhenjiang Dongfang Electric Heating، وNingbo Seine، وChangzhou Ximate. اليوم، وبعد عقود من التطوير المستمر، تُستخدم منتجات عناصر التسخين الكهربائية في مجموعة واسعة من الأجهزة المنزلية، بما في ذلك سخانات المياه الكهربائية وأفران الميكروويف والأفران وأدوات المطبخ الكهربائية والغلايات الكهربائية وغسالات الأطباق والثلاجات والمجففات ومكيفات الهواء. في السنوات الأخيرة، على وجه الخصوص، شهد تنوع عناصر التسخين الكهربائي وكميتها ومعدل انتشار التطبيقات نموًا سريعًا. بسبب التنمية الاجتماعية، تطور هيكل المنتج لأنابيب التدفئة الكهربائية أيضًا جنبًا إلى جنب مع التطوير المستمر لتكنولوجيا تطبيقات التدفئة الكهربائية، والتكنولوجيا الهندسية، وتكنولوجيا المواد، وتكنولوجيا المعدات. خاصة في سوق عناصر التسخين الكهربائي الذي يتطور بسرعة اليوم، أصبحت أنابيب التسخين الكهربائية، كمنتج تمثيلي رئيسي في سلسلة عناصر التسخين الكهربائي، منتشرة على نطاق واسع وشعبية بشكل متزايد في السوق. ومع ذلك، لا يزال هناك العديد من الجوانب والمشاكل غير المرضية في البحث الفني ذي الصلة، وعملية التصنيع، والاستخدام العملي لأنابيب التدفئة الكهربائية ومنتجاتها، مما يتطلب جهودًا مشتركة من الموظفين الفنيين ذوي الصلة، والإدارات الحكومية، ومؤسسات البحث، والجامعات، وشركات التصنيع. ولذلك، فإن الزمن المتغير والتقدم التكنولوجي هي الأسباب الأساسية للتطوير المباشر لأنابيب التدفئة الكهربائية وتلعب أيضًا دورًا إيجابيًا في تعزيز شركات أنابيب التدفئة الكهربائية.

أسباب التطور السريع لأنابيب التدفئة الكهربائية إن الاستخدام الواسع النطاق لأنابيب التدفئة الكهربائية أمر واضح للجميع. يقدم السوق مجموعة واسعة من أنابيب التدفئة الكهربائية، ومجالات تطبيقها تتوسع باستمرار. وفقا للمحللين المعنيين، أحد أسباب التطور السريع لأنابيب التدفئة الكهربائية هو أن معدات التدفئة أنبوب التدفئة الكهربائية لديها مزايا كبيرة مقارنة بمعدات التدفئة الأخرى. ولذلك، ظهرت أنابيب التدفئة الكهربائية مثل الفطر بعد المطر. وفيما يلي بعض الملخصات البسيطة عن أسباب التطور السريع لأنابيب التدفئة الكهربائية.

Ⅰ. **عملية تصنيع بسيطة:** على الرغم من أن عملية تصنيع أنابيب التدفئة الكهربائية بسيطة، إلا أنها تتطلب اهتمامًا دقيقًا بالتفاصيل. المكونات الأساسية تكمن في سلك المقاومة الداخلية، ومسحوق المغنيسيوم، والأنابيب؛ جودة هذه المواد تحدد بشكل مباشر جودة أنبوب التسخين.

**منخفضة التكلفة:** تعتبر أنابيب التدفئة الكهربائية غير مكلفة، وتستخدم في المقام الأول الفولاذ المقاوم للصدأ، الذي يوفر توصيلًا كهربائيًا ممتازًا. وعلى المدى الطويل، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل تكاليف التشغيل للشركات بشكل كبير.

**تشغيل سهل ومريح:** أنابيب التسخين الكهربائية سهلة الاستخدام. ما عليك سوى توصيلها بالكهرباء للتدفئة. يؤدي التأثير الحراري للتيار إلى رفع درجة الحرارة بسرعة إلى المستوى المطلوب، مما يجعلها أكثر ملاءمة من طرق التسخين التقليدية.

**كفاءة عالية:** تعمل أنابيب التدفئة الكهربائية على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية. الجهد قابل للتعديل، ويمكنه بشكل عام تلبية متطلبات درجات الحرارة العالية-.

** اتجاهات تطوير أنابيب التدفئة الكهربائية: ** يتبع تطوير التدفئة الكهربائية نفس اتجاهات الصناعات الأخرى. وتم ترقيته تدريجياً من الدول المتقدمة إلى دول العالم؛ وتطورت تدريجياً من المدن إلى المناطق الريفية؛ تطورت من الاستخدام الجماعي إلى الاستخدام العائلي والفردي؛ لقد تطورت المنتجات باستمرار من الهياكل البسيطة إلى الهياكل المعقدة والمتطورة؛ لقد تطورت من وظائف فردية إلى وظائف متعددة-وتتجه تدريجيًا نحو التطور الذكي؛ لقد تطورت المنتجات من النهاية-المنخفضة إلى المستوى الأعلى-.