مبدأ ووظيفة سخان PTC

سخان PTC
سخان PTC، المعروف أيضًا باسم عنصر التسخين PTC، يتكون من عنصر تسخين سيراميك PTC وأنبوب ألومنيوم. يتميز هذا النوع من سخانات PTC بمقاومة حرارية منخفضة وكفاءة عالية في نقل الحرارة، مما يجعله سخانًا كهربائيًا ثابتًا تلقائيًا وموفرًا للطاقة. تكمن الميزة البارزة في أدائها الآمن. في أي تطبيق، لن تكون هناك ظاهرة "احمرار" على السطح مثل سخانات أنبوب التسخين الكهربائي، والتي يمكن أن تسبب مخاطر السلامة مثل الحروق والحرائق.

يتكون من صفيحة ضغط خارجية مجلفنة، وصفيحة زنبركية مموجة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وصفيحة ضغط داخلية مجلفنة، ومشتت حراري من الألومنيوم أحادي الطبقة، ومشتت حراري PTC، ومشتت حراري من الألومنيوم مزدوج الطبقة، وطرف قطب كهربائي مطلي بالنيكل، وغلاف قطب بلاستيكي عالي الحرارة PPS. نظرًا لاستخدام زعانف تبديد الحرارة المموجة على شكل حرف U، فقد حسن هذا المنتج معدل تبديد الحرارة، جنبًا إلى جنب مع مزايا المادة اللاصقة والميكانيكية، مع مراعاة الظواهر الحرارية والكهربائية المختلفة لعناصر تسخين PTC أثناء التشغيل. قوة الترابط القوية، والتوصيل الحراري الممتاز وأداء تبديد الحرارة، والكفاءة العالية، والسلامة والموثوقية. يتمتع هذا النوع من سخان PTC بمزايا المقاومة الحرارية المنخفضة وكفاءة نقل الحرارة العالية، مما يجعله سخانًا كهربائيًا أوتوماتيكيًا بدرجة حرارة ثابتة وموفرًا للطاقة. تكمن إحدى ميزاته البارزة في أدائه الآمن، أي عندما تتعطل المروحة وتتوقف عن العمل، ستنخفض طاقة سخان PTC تلقائيًا بشكل حاد بسبب عدم كفاية تبديد الحرارة. في هذا الوقت، يتم الحفاظ على درجة حرارة سطح السخان عند حوالي درجة حرارة كوري (عادة حوالي 250 درجة)، حتى لا تحدث ظاهرة "الاحمرار" على سطح سخانات أنبوب التسخين الكهربائي
​
مبدأ سخان PTC
يتميز الثرمستور PTC ذو التسخين بدرجة حرارة ثابتة بخاصية التسخين بدرجة حرارة ثابتة. ومبدأه هو أنه بعد شحن الثرمستور PTC، يسخن نفسه ويتسبب في دخول قيمة المقاومة إلى منطقة القفز. ستظل درجة حرارة سطح الثرمستور PTC ذو التسخين بدرجة حرارة ثابتة ثابتة، والتي ترتبط فقط بدرجة حرارة كوري والجهد المطبق على الثرمستور PTC، وهي مستقلة بشكل أساسي عن درجة الحرارة المحيطة. سخان PTC هو جهاز تسخين مصمم باستخدام خصائص التسخين بدرجة حرارة ثابتة للثرمستورات PTC. في تطبيقات التدفئة ذات الطاقة الصغيرة والمتوسطة، تتمتع سخانات PTC بمزايا لا يمكن لعناصر التسخين التقليدية أن تضاهيها، مثل التسخين بدرجة حرارة ثابتة، وعدم وجود لهب مفتوح، ومعدل تحويل حراري مرتفع، وتأثير ضئيل من جهد مصدر الطاقة، وعمر طبيعي طويل. يتم تفضيل تطبيقها في أجهزة التدفئة الكهربائية بشكل متزايد من قبل مهندسي البحث والتطوير. يمكن تصنيع الثرمستورات PTC ذات التسخين الحراري في هياكل ومواصفات خارجية مختلفة، بما في ذلك بشكل عام الأشكال الدائرية والمستطيلة والمستطيلة والدائرية والمسامية على شكل قرص العسل. من خلال الجمع بين عناصر تسخين PTC المذكورة أعلاه والمكونات المعدنية يمكن تكوين أشكال مختلفة من سخانات PTC عالية الطاقة.

تنقسم سخانات PTC حسب وضع التوصيل
(1) سخانات السيراميك PTC تعتمد في المقام الأول على التوصيل الحراري. وتتمثل ميزتها في نقل الحرارة المنبعثة من عنصر التسخين PTC إلى الجسم المسخن من خلال هياكل نقل الحرارة متعددة الطبقات مثل ألواح الأقطاب الكهربائية (التوصيل ونقل الحرارة)، وطبقات العزل (العزل ونقل الحرارة)، وألواح التخزين الحراري (بعضها مزود أيضًا بمادة لاصقة حرارية)، وما إلى ذلك مثبتة على سطح عنصر التسخين PTC.

(2) سخانات الهواء الساخن الخزفية المتنوعة PTC التي تستخدم الهواء الساخن الناتج لنقل الحرارة بالحمل الحراري. وتتميز بقوة خرج عالية والقدرة على ضبط درجة حرارة النفخ والحرارة الناتجة تلقائيًا.

(3) سخان الأشعة تحت الحمراء. تعتمد خصائصه في الواقع على استخدام الحرارة المنبعثة بسرعة من سطح مكونات PTC أو الألواح الموصلة للحرارة لإثارة طلاء الأشعة تحت الحمراء البعيدة أو مادة الأشعة تحت الحمراء البعيدة التي تلامس سطحه بشكل مباشر أو غير مباشر لإصدار الأشعة تحت الحمراء، مما يشكل سخان الأشعة تحت الحمراء الخزفي PTC.

يتم تصنيف سخانات PTC وفقًا لخصائصها البنيوية
(1) سخان سيراميك PTC عملي عادي. تتضمن هذه الأنواع من الأجهزة بشكل أساسي طارد البعوض الكهربائي، وسخان اليد، والمجفف، ولوحة التسخين الكهربائية، والمكواة الكهربائية، ومكواة اللحام الكهربائية، واللاصق الكهربائي، ومكواة التجعيد، وما إلى ذلك. وتتميز بأنها منخفضة الطاقة، ولكنها عالية الكفاءة الحرارية وعملية للغاية.

(2) سخان PTC أوتوماتيكي بدرجة حرارة ثابتة. يتضمن هذا النوع من المعدات بشكل أساسي: حمام درجة حرارة ثابتة لجهاز بلوري صغير، وحاضنة بدرجة حرارة ثابتة، وترمس إلكتروني، وحاضنة، وكوب معزول، ولوح معزول، وخزانة معزولة، وطاولة معزولة، وما إلى ذلك. وتشمل خصائصه العزل الأوتوماتيكي، والبنية البسيطة، وخصائص درجة الحرارة الثابتة الجيدة، والكفاءة الحرارية العالية، ونطاق درجة الحرارة الواسع للاستخدام في البيئة.

(3) سخان الهواء الساخن PTC. يشتمل هذا النوع من سخان الهواء الساخن PTC بشكل أساسي على سخانات هواء ساخن صغيرة ومجففات شعر وسخانات غرف دافئة ومجففات وخزائن ومجففات ومعدات تجفيف صناعية وما إلى ذلك. ومن خصائصه طاقة الهواء الساخن العالية والتسخين السريع والسلامة والقدرة على ضبط درجة حرارة الرياح واستهلاك الطاقة تلقائيًا.

تلعب PTC دورًا في تكييف الهواء
سخان PTC المموج لتكييف الهواء هو نوع من سخانات درجة الحرارة ذاتية التحكم.

1. يتميز الثرمستور PTC ذو التسخين بدرجة حرارة ثابتة بخاصية التسخين بدرجة حرارة ثابتة. ومبدأه هو أنه بعد شحن الثرمستور PTC، يسخن ذاتيًا ويتسبب في دخول قيمة المقاومة إلى منطقة القفز. ستظل درجة حرارة سطح الثرمستور PTC ذو التسخين بدرجة حرارة ثابتة ثابتة، والتي ترتبط فقط بدرجة حرارة كوري والجهد المطبق على الثرمستور PTC، وهي مستقلة بشكل أساسي عن درجة الحرارة المحيطة.

عنصر التسخين PTC هو عنصر تسخين مصمم باستخدام خصائص التسخين بدرجة حرارة ثابتة لمقاومات حرارية PTC. في تطبيقات التسخين ذات الطاقة الصغيرة والمتوسطة، تتمتع عناصر التسخين PTC بمزايا لا يمكن لعناصر التسخين التقليدية أن تضاهيها، مثل التسخين بدرجة حرارة ثابتة، وعدم وجود لهب مكشوف، ومعدل تحويل حراري مرتفع، وتأثير ضئيل من جهد مصدر الطاقة، وعمر طبيعي طويل. يتم تفضيل تطبيقها في أجهزة التدفئة الكهربائية بشكل متزايد من قبل مهندسي البحث والتطوير.

3. يمكن تصنيع الثرمستورات المقاومة للحرارة PTC في هياكل خارجية ومواصفات مختلفة، بما في ذلك عادةً الأشكال الدائرية والمستطيلة والمستطيلة والدائرية والمسامية على شكل قرص العسل. يمكن أن يؤدي الجمع بين عناصر التسخين PTC المذكورة أعلاه والمكونات المعدنية إلى تكوين أشكال مختلفة من عناصر التسخين PTC عالية الطاقة.

سيناريوهات التطبيق والاحتياطات اللازمة لسخانات PTC
1. تسخين ثابت بدرجة حرارة ثابتة.

1.1 هيكل السخان الصلب.

في حالة توصيل المواد ذات الموصلية الحرارية العالية (مثل الألومنيوم والنحاس وكتل الجرافيت وما إلى ذلك) للحرارة، يجب أن تكون المسافة S بين المادة الصلبة الساخنة وسخان PTC في حدود 30 مم؛ عند توصيل الحرارة في مواد ذات موصلية حرارية أعلى قليلاً (مثل الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والسيراميك الحراري وما إلى ذلك)، يجب أن تكون المسافة بين المادة الصلبة الساخنة وسخان PTC في حدود 10 مم؛ عند توصيل الحرارة في مواد ذات موصلية حرارية ضعيفة (مثل البلاستيك والمطاط غير المسامي والورق العازل وألواح الميكا وما إلى ذلك)، يجب أن تكون المسافة بين المادة الصلبة الساخنة وسخان PTC في حدود 3 مم؛ لا تستخدم مواد العزل (مثل ورق الألياف والمطاط ولوح الرغوة وما إلى ذلك) لتوصيل الحرارة. إذا تم استخدام مادة ذات موصلية حرارية جيدة وكانت المسافة بين المادة الصلبة الساخنة وسخان PTC صغيرة، فإن المادة الصلبة الساخنة ستحقق درجة حرارة مستقرة نسبيًا.

لا ينبغي أن تتجاوز نسبة مساحة هيكل تبديد الحرارة إلى مساحة نقل الحرارة لجسم سيراميك PTC ثلاثة أضعاف. إذا كانت نسبة مساحة هيكل تبديد الحرارة كبيرة جدًا، فقد يتسبب ذلك في عدم استقرار درجة الحرارة التي يتم الحصول عليها بواسطة المادة الصلبة الساخنة.

1.2 درجة حرارة السطح.

يظهر في الجدول 1 مدى تحمل درجة الحرارة لعنصر التسخين الخزفي PTC عند درجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة ± 5 درجات. ولكن إذا تم تركيب عنصر التسخين الخزفي PTC في هيكل تبديد الحرارة، فسوف تتدهور دقة درجة الحرارة وستزداد درجة التحمل. عندما يكون نقل الحرارة الداخلي للسخان ضعيفًا، وتكون مساحة هيكل تبديد الحرارة كبيرة نسبيًا مقارنة بمساحة نقل الحرارة لجسم السيراميك PTC، ستنخفض دقة درجة الحرارة.

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على درجة حرارة سطح سخانات PTC، لذلك لا يمكن أن تكون دقة درجة حرارة السطح الثابتة عالية جدًا. في المواقف التي تتطلب دقة عالية للتحكم في درجة الحرارة، يمكن استخدام سخان PTC ووحدة تحكم في درجة الحرارة الخارجية. عندما يتعطل وحدة التحكم في درجة الحرارة الخارجية، لن تتجاوز درجة حرارة سطح التسخين لسخان PTC درجة الحرارة الثابتة المحددة ولديها وظيفة حماية من ارتفاع درجة الحرارة.

1.3 سيناريوهات التطبيق.

طارد البعوض الكهربائي، جهاز التدليك، سخان، مكواة لحام كهربائية، مكواة كهربائية، جهاز ترطيب، مكواة تجعيد، مكواة فرد، أداة وضع الغراء، أداة وضع العطر الكهربائية، مسدس الغراء الساخن، مكواة كهربائية، أداة وضع الشمع الذائب، عزل المكونات الإلكترونية، إزالة الرطوبة من لوحة الدائرة، إلخ.

باستخدام سخان PTC كتسخين ثابت بدرجة حرارة ثابتة، تكون درجة حرارة التسخين المناسبة 0-300 درجة، ودرجة حرارة التسخين في درجة حرارة الغرفة هي 50-300 درجة. درجة الحرارة المحيطة المناسبة هي -40~250 درجة. يصعب تصنيع PTC بدرجة حرارة سطح مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا، وحتى أنها تفتقر إلى خصائص PTC.

جهد العمل: 3.7 فولت ~ 420 فولت، كل من التيار المتردد والتيار المستمر. عندما يكون جهد العمل منخفضًا، تكون مقاومة درجة حرارة الغرفة لـ PTC صغيرة جدًا، ومعدل تغيير درجة حرارة المقاومة صغير نسبيًا أيضًا، مما يؤدي إلى دقة أقل لدرجة الحرارة الثابتة؛ بالإضافة إلى ذلك، في ظل الجهد المنخفض، تكون قوة التسخين صغيرة، ومعدل التسخين بطيء، ولا يمكنه حتى الارتفاع إلى درجة حرارة أعلى.

من منظور السلامة والموثوقية، تتمتع سخانات PTC عمومًا بأمان أعلى من أسلاك التسخين الكهربائية التقليدية، ومقاومة أعلى لجهد العزل، وتيار تسرب أقل، واستقرار أكبر. في بعض التطبيقات، لا يمكن لأسلاك التسخين الكهربائية التقليدية اجتياز شهادة السلامة، بينما يمكن لسخانات PTC اجتياز شهادة السلامة. لذلك، يمكن استخدام PTC في المواقف ذات متطلبات السلامة العالية. ولكن ليس كل مصنعي PTC سيلبي متطلبات السلامة، لذلك من الضروري اختيار مصنعي PTC بجودة ممتازة للتوريد. يستخدم PTC للتدفئة الصلبة، وقضايا السلامة والموثوقية الرئيسية هي: أولاً، ينهار جسم السيراميك PTC ويحترق، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي وحرق طبقة العزل؛ والثاني هو أن طبقة العزل تنكسر وتتسرب الكهرباء، مما يتسبب في شحن الغلاف.

من منظور التكلفة، فإن استخدام سخان PTC للتدفئة بدرجة حرارة ثابتة في منطقة صغيرة يمكن أن يلغي الحاجة إلى التحكم في درجة الحرارة والحماية من ارتفاع درجة الحرارة. يمكن أن يكون حجم PTC صغيرًا جدًا والتركيب بسيط نسبيًا. للتدفئة بدرجة حرارة ثابتة مع مساحة تدفئة كبيرة، باستخدام سخان PTC للحصول على درجة حرارة تدفئة أكثر اتساقًا. عمر سخانات درجة الحرارة الثابتة PTC أطول بعدة مرات من عمر سخانات الأسلاك الكهربائية التقليدية، كما أن استخدام PTC يوفر أيضًا عمر الخدمة وتكاليف الصيانة.

يمكن اختيار المواد للغلاف المعدني الملامس للسائل الساخن: سبائك الألومنيوم والسيليكون، سبائك الألومنيوم والزنك، سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، النحاس، النحاس الأصفر، الحديد (المجلفن، إلخ)، الفولاذ المقاوم للصدأ 304، الفولاذ المقاوم للصدأ 316، التيتانيوم، سبائك النحاس والنيكل، إلخ. يتم تحديد اختيار مادة الغلاف المعدني بناءً على عوامل مثل الغرض وخصائص السائل وتآكل السائل للمعدن. يمكن استخدام غلاف سبائك الألومنيوم منخفض التكلفة المستخدم لتسخين الزيت؛ يمكن أيضًا استخدام غلاف سبائك الألومنيوم أو النحاس أو النحاس الأصفر المستخدم لتسخين مياه الغسيل؛ يمكن تسخين المياه الصالحة للأكل باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أو الفولاذ المقاوم للصدأ 316. عندما تكون جودة المياه رديئة نسبيًا، أو تكون مياه البحر أو تستخدم لتسخين حلول الطلاء الكهربائي، يمكن استخدام غلاف التيتانيوم؛ يمكن صنع سائل شديد التآكل من سبائك النحاس والنيكل. بالإضافة إلى ذلك، يتم تثبيت طبقة من البلاستيك الفلوري على سطح الغلاف المعدني، والتي يمكنها مقاومة تآكل الغالبية العظمى من السوائل تحت مقاومة درجة الحرارة، ولكن قوة التسخين ستنخفض بشكل كبير.

لا يتلامس سخان السائل الموجود في أسفل (أو جانب) الحاوية بشكل مباشر مع السائل، ولن يتسبب السائل في تآكل الغلاف الخارجي للسخان. ومع ذلك، فإن هذا النوع من السخانات له حجم أكبر وقوة أقل وتكلفة أعلى.

2.2 قوة التدفئة.

العلاقة بين قوة التسخين ووقت التسخين لأنابيب التسخين PTC تختلف بشكل كبير عن أنابيب التسخين السلكية الكهربائية التقليدية. في مرحلة التسخين الأولية، تزداد قوة أنبوب التسخين PTC من صغيرة إلى كبيرة، وتصل إلى أقصى قيمتها (أقصى قوة تأثير)، ثم تنخفض تدريجيًا، وتستقر أخيرًا (قوة مستقرة لغلي الماء). تكون القوة المستقرة للحرق الجاف أصغر بكثير من قوة الماء المغلي (قوة الحرق الجاف حوالي 8٪ من الماء المغلي).

ترتبط الطاقة المستقرة بدرجة حرارة السائل، وكلما ارتفعت درجة حرارة السائل، كلما كانت الطاقة المستقرة أصغر. وفقًا لظروف الاستخدام الفعلية، يمكن تحديد درجة حرارة سائل قياسية. عند تسخين أنبوب التسخين، تزداد درجة حرارة السائل من منخفضة إلى عالية. عندما تصل درجة حرارة السائل إلى درجة الحرارة القياسية، تكون الطاقة المسجلة هي الطاقة المستقرة عند درجة حرارة السائل القياسية.

ترتبط القدرة المستقرة بنوع السائل، فعندما يكون السائل عبارة عن ماء، تكون القدرة عالية نسبيًا لأن الماء يتمتع بسعة حرارية نوعية أكبر وسيولة أفضل وعرضة للحمل الحراري؛ وعند تسخين السوائل الأخرى، تكون القدرة المستقرة أقل عمومًا من القدرة المستقرة للماء.

كلما ارتفعت درجة حرارة سطح أنبوب التسخين PTC أثناء الاحتراق الجاف، زادت الطاقة المستقرة. ومع ذلك، فإن زيادة درجة حرارة السطح ستؤدي إلى زيادة في إضعاف الطاقة، وزيادة في فرصة انهيار عنصر التسخين PTC، وانخفاض في أداء المواد اللاصقة والأسلاك وطبقات العزل، وما إلى ذلك، وانخفاض في الموثوقية.

عندما تكون درجة حرارة سطح أنبوب التسخين PTC أثناء الحرق الجاف هي نفس درجة حرارة السائل، فإن طاقة التسخين تكون في الأساس 0، مما يعني أنه لم يعد يتم تسخينه. لذا فإن درجة حرارة سطح أنبوب التسخين PTC أثناء الحرق الجاف تكون دائمًا أعلى من درجة حرارة السائل بأكثر من 20 درجة، وإلا فلا يمكن تسخينه. كلما كان الفرق بين درجة حرارة السطح ودرجة حرارة السائل أثناء الحرق الجاف لأنابيب التسخين PTC أصغر، كلما كانت كثافة طاقة أنابيب التسخين أصغر، وكلما زاد الحجم المطلوب، زادت التكلفة.

قد لا يكون لأنبوب التسخين ذو قوة التأثير القصوى العالية قوة ثابتة عالية بالضرورة. إذا كانت قوة التأثير القصوى كبيرة جدًا، فسوف تؤثر على التشغيل العادي لدائرة مصدر الطاقة بالكامل والمفتاح؛ ولكن إذا كانت قوة النبضة القصوى صغيرة جدًا، فسوف تتسبب في عدم تلبية الطاقة المستقرة للمتطلبات.

2.3 إضعاف الطاقة.

نظرًا للاختلافات في الجودة بين مصنعي PTC، يشعر المستخدمون أن التوهين في طاقة PTC كبير جدًا. يتمتع أنبوب التسخين السائل PTC من Dongguan Tiancheng بتوهين في الطاقة بنحو 10% للتشغيل المستمر دون انقطاع لمدة عام واحد، وهو ضمن النطاق المقبول تمامًا للمستخدمين. ومع ذلك، فإن بعض مصنعي PTC لديهم أنابيب PTC ذات خرج طاقة شهري يبلغ حوالي 30% وتوهين مستمر في الطاقة بنسبة 40-50% لمدة عام، وهو أمر غير قابل للاستخدام بالفعل. لذلك عند شراء أنابيب تسخين PTC، من الضروري إجراء اختبار توهين في الطاقة.

يرتبط التوهين بالقدرة بشكل إيجابي بدرجة حرارة سطح عناصر التسخين الخزفية PTC، وكلما ارتفعت درجة حرارة السطح، زاد التوهين بالقدرة. وهذا يعني أن تقليل درجة حرارة سطح عنصر التسخين PTC يمكن أن يقلل من التوهين بالقدرة، ولكن حجم أنبوب التسخين سيزداد، وستزداد التكلفة أيضًا.

هناك سببان رئيسيان لانخفاض الطاقة: أولاً، زيادة مقاومة درجة حرارة الغرفة لعناصر التسخين الخزفية PTC / انخفاض تيار النبضة؛ والثاني هو تخفيف بنية نقل الحرارة، مما يؤدي إلى انخفاض نقل الحرارة.

2.4 سيناريوهات التطبيق.

سخان مياه تخزين المياه، أي سخان الماء الساخن، غلاية كهربائية، آلة مياه الشرب الساخنة، الماء الساخن لغسل الخضروات والأطباق وغسل الوجه والاستحمام ونقع القدمين وحمام القدم، والتدفئة المساعدة لسخانات المياه الشمسية ومضخات الحرارة، والتدفئة الكهربائية لسخانات المياه الشمسية الكهروضوئية، وتنظيف الماء الساخن لغطاء المدخنة ومنظفها، وتسخين سرير الماء الساخن، وخزان الطلاء الكهربائي، وخزان زيت سيارة الديزل، والفلتر، وتسخين الزيت الهيدروليكي، وزيت التشحيم، والزيت الصالح للأكل، وتوليد البخار للساونا، والجمال، والتطهير، والترطيب، وتبخير المحلول الطبي، وعزل الحوض وخزان الأسماك، ومضاد التجمد لأنابيب المياه، والصنابير، والأنابيب، وأنابيب النفط، والتحفيز ثلاثي الاتجاهات، وتسخين محلول اليوريا، وتسخين الماء لتدفئة الأرضية، وتسخين الزيت، وتسخين الزيت، وتسخين الزيت، والتدفئة من نوع الزيت مع زعانف حرارية مائية، إلخ.

يمكن أن تتراوح قوة التسخين المستقرة من 10 وات إلى 10 كيلو وات. ومع ذلك، بالنسبة لأنابيب التسخين عالية الطاقة، يتم استخدام عدد أكبر من ألواح التسخين الخزفية PTC، مما يزيد من فرصة انهيار لوحة التسخين الخزفية PTC؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن مساحة العزل كبيرة نسبيًا أيضًا، مما يزيد من فرصة فشل العزل. لذلك من الأفضل تقسيمها إلى عدة أنابيب تسخين، كل منها بقوة أقل، مما يمكن أن يقلل من الفشل والهدر. نطاق جهد التشغيل هو 12 فولت ~ 420 فولت، ويمكن استخدام كل من التيار المتردد والتيار المستمر. عندما يكون جهد التشغيل منخفضًا وقوة التسخين عالية، سيكون كل من تيار النبض والتيار المستقر مرتفعين، مما يجعل من الصعب على مصدر الطاقة تحمله. لذلك، عندما تكون هناك حاجة إلى طاقة عالية، فمن الأفضل عدم استخدام جهد منخفض.

تتمثل ميزة أنابيب التدفئة الكهربائية ذات الأسلاك الكهربائية في انخفاض تكلفتها. المشاكل الموجودة: أولاً، بعد استخدامه لفترة من الوقت، يتجاوز العزل الجهد والتيار المتسرب ومقاومة العزل المعيار؛ ثانيًا، لا يُسمح بالحرق الجاف. في حالة حدوث عطل في جهاز حماية درجة الحرارة، سيحترق أنبوب التسخين الكهربائي بسبب الحرق الجاف، وحتى المواد المحيطة ستحترق، مما يؤدي إلى نشوب حريق؛ ثالثًا، بعد التشغيل طويل الأمد، قد يتأكسد سلك التسخين الكهربائي ويحترق، مما يؤثر على عمره الافتراضي وحتى يتسبب في التسرب؛ رابعًا، عندما تكون جودة المياه رديئة وتركيز الكاتيونات (مثل الكالسيوم والمغنيسيوم) مرتفع نسبيًا، يكون من المرجح ظهور الترسبات على سطح أنبوب التسخين الكهربائي، ويتدهور نقل الحرارة السطحي، مما يؤدي إلى حرق سلك التسخين الكهربائي الداخلي.

يمكن لأنابيب تسخين السائل PTC التغلب على عيوب أنابيب تسخين الأسلاك الكهربائية، مع مقاومة ممتازة ومستقرة لجهد العزل، وتيار التسرب، ومقاومة العزل. إنها مقاومة للحرق الجاف، ولها عمر خدمة طويل، ولن تحترق حتى لو كان هناك ترسب. ومع ذلك، إذا كانت جودة تصنيع PTC رديئة، فقد تحدث أيضًا مشاكل: أولاً، قد ينهار جسم السيراميك PTC ويحترق، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي وحرق طبقة العزل؛ والثاني هو أن طبقة العزل تنكسر وتتسرب الكهرباء، مما يتسبب في شحن الغلاف؛ والثالث هو أن طاقة التسخين تتلاشى مع زيادة وقت الاستخدام؛ والرابع هو أن تيار الارتفاع كبير جدًا، مما يتسبب في حدوث أعطال في خط إمداد الطاقة والمفتاح. يجب على مستخدمي أنبوب التسخين PTC اختيار ألواح تسخين PTC بعناية لضمان الجودة الموثوقة.

3. تسخين الهواء.

3.1 هيكل سخان الهواء.

ينقسم هيكل التدفئة الهوائية إلى نوعين مشحون ومعزول بناءً على ما إذا كان المبرد مشحونًا أم لا.

يوضح الشكل 7 سخان هواء مشحون، مع شحن المبرد. تتصل طبقة الأقطاب الكهربائية لعنصر التسخين الخزفي PTC مباشرة بالمبرد المصنوع من الألومنيوم، ويعمل المبرد المصنوع من الألومنيوم كمخرج للأقطاب الكهربائية. من السهل الحصول على طاقة أعلى من سخانات الهواء الكهربائية وتكاليفها أقل؛ ومع ذلك، نظرًا لحقيقة أن المبرد مشحون، فهناك مخاطر أمنية محتملة.

يوضح الشكل 8 سخان هواء معزول. يتم عزل المبرد وعنصر التسخين الخزفي PTC، ولا يتم شحن المبرد. تعد سخانات الهواء المعزولة آمنة نسبيًا، ولكنها تتمتع بطاقة أقل وتكلفة أعلى.

وفقًا لهيكل المبرد، توجد هياكل مموجة وهياكل قابلة للتوصيل وهياكل من الألمنيوم وتدفئة خط أنابيب الهواء المضغوط وما إلى ذلك. يتمتع سخان الهواء ذو ​​الهيكل المموج بهيكل مرن، وطوله وعرضه سهل التعديل، ويشكل أحجامًا وقوى مختلفة لتلبية متطلبات أحجام المروحة المختلفة وأحجام القنوات وقوة التسخين. يتم ربط مشعاع سخان الهيكل المموج بعنصر تسخين PTC (أو أنبوب التسخين) من خلال مادة لاصقة. بعد الاستخدام لفترات طويلة في درجات حرارة عالية أو حرق جاف طويل الأمد بدون رياح، قد ينفصل اللاصق. يمكن تعديل طول هيكل الإدخال وهيكل الألمنيوم المبثوق بشكل مناسب، ولكن من الصعب تعديل العرض. الانطباع الذي يعطيه هيكل التوصيل هو أنه مضغوط وقوي ومقاوم للرياح منخفض نسبيًا.

وفقًا لما إذا كان النفخ ضروريًا، يمكن تقسيمه إلى سخانات هواء من النوع النفخ ونوع الحمل الحراري الطبيعي. قوة سخان الهواء النفخ عالية نسبيًا، لكنها تتطلب إضافة مروحة، وستنتج المروحة ضوضاء. لا تتطلب سخانات الهواء الحمل الحراري مراوح وهي خالية من الضوضاء، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لتدفئة غرف النوم والأسرة، ولكن بقوة تدفئة أقل.

3.2 قوة التدفئة.

يظهر في الشكل 9 تباين قوة التسخين مع وقت التسخين. في بداية التشغيل، تكون القوة الأولية صغيرة نسبيًا (عادةً 1/3 إلى 1/5 من أقصى قوة نبضية)، ثم تزداد قوة التسخين تدريجيًا إلى أقصى قوة نبضية، ثم تنخفض القوة، وتصل أخيرًا إلى قوة مستقرة. في حالة تبديد الحرارة السريع، يكون السخان دائمًا عند قوته الأولية ولا يمكنه الوصول إلى قوته القصوى، وبالتالي تكون قوة التسخين المستقرة صغيرة جدًا.

الحد الأقصى لقوة النبضة =C * جهد التشغيل/مقاومة درجة حرارة الغرفة

تعتمد قيمة قوة التأثير القصوى على مقاومة درجة حرارة الغرفة ودرجة حرارة السطح وحجم الحبيبات داخل الجسم الخزفي وجهد التشغيل لعنصر التسخين الخزفي PTC. المضاعف C هو 1-6، وكلما ارتفعت درجة حرارة سطح عنصر التسخين الخزفي PTC، زادت C؛ وكلما زادت مقاومة درجة حرارة الغرفة، زادت C. إذا كان هناك العديد من عناصر التسخين الخزفية PTC بمقاومات مختلفة في السخان، فسيكون الحد الأقصى لتيار النبضة للسخان الذي يبدأ في التشغيل في الحالة الباردة (في درجة حرارة الغرفة) أصغر؛ ومع ذلك، بدءًا من الحالة الساخنة (عند درجة حرارة أقل بحوالي 40 درجة من درجة حرارة السطح)، سيكون الحد الأقصى لتيار النبضة أكبر. سيكون لسخان الهواء ذو ​​قوة التأثير القصوى قوة مستقرة أعلى قليلاً. إذا كانت قوة التأثير القصوى كبيرة جدًا، فسيؤثر ذلك على التشغيل العادي لدائرة مصدر الطاقة بالكامل والمفتاح؛ ومع ذلك، إذا كانت قوة التأثير القصوى صغيرة جدًا، فسيؤدي ذلك إلى عدم تلبية قوة التسخين للمتطلبات، وحتى قوة التسخين ستنخفض مع زيادة سرعة النفخ.

ترتبط قوة التسخين المستقرة لسخانات الهواء PTC بسرعة الرياح. بشكل عام، كلما زادت سرعة الرياح، زادت سرعة تبديد الحرارة وزادت قوة التسخين. سرعة الرياح للمروحة النموذجية هي 3-5 متر/ثانية. تبلغ الطاقة بدون نفخ حوالي 10% من الطاقة عند سرعة رياح تبلغ 5 متر/ثانية. عند الضرورة، يمكن تعديل قوة التسخين عن طريق ضبط سرعة الرياح. إذا كانت قوة نبض السخان قريبة من الطاقة المستقرة عند سرعات الرياح المنخفضة، فإن زيادة سرعة الرياح لا يمكن أن تزيد الطاقة؛ يمكن أن تؤدي سرعة الرياح المفرطة في الواقع إلى تقليل الطاقة.

إن تبديد الحرارة في سخانات الهواء PTC غير المعزولة أسرع من تلك المعزولة، وبالتالي فإن قوة التسخين عالية نسبيًا أيضًا. كما أن المشتت الحراري كثيف نسبيًا، كما أن زيادة مساحة الرياح ستزيد أيضًا من تبديد الحرارة وقوة توليد الحرارة.

إن الزيادة في عدد لوحات تسخين PTC لا تؤدي إلى زيادة متناسبة تمامًا في قوة التسخين المستقرة، وستنخفض قوة التسخين لكل لوحة تسخين.

العلاقة بين قوة تسخين سخان الهواء PTC والعوامل المؤثرة هي كما يلي:

قوة تسخين مستقرة =معامل تبديد الحرارة * (درجة حرارة الاحتراق الجاف - درجة حرارة الهواء الداخل)

ترتبط قوة التسخين بدرجة حرارة الهواء الداخل، وكلما ارتفعت درجة حرارة الهواء الداخل، كلما كانت القوة المستقرة أصغر. عندما تكون درجة حرارة سطح عنصر التسخين الخزفي PTC هي نفسها درجة حرارة الهواء الداخل أثناء الحرق الجاف الخالي من الهواء، تكون قوة التسخين بشكل أساسي 0، مما يشير إلى عدم وجود تسخين إضافي. لذا فإن درجة حرارة سطح عنصر التسخين الخزفي PTC أثناء الحرق الجاف الخالي من الهواء تكون دائمًا أعلى من درجة حرارة المدخل بأكثر من 20 درجة، وإلا فلا يمكن تسخينها. كلما كان الفرق بين درجة حرارة السطح ودرجة حرارة الهواء الداخل لعنصر التسخين الخزفي PTC أثناء الحرق الجاف الخالي من الهواء أصغر، كلما كانت كثافة قوة التسخين أصغر، وكلما زاد الحجم المطلوب، وكلما زادت التكلفة.

عندما لا تصل درجة حرارة مخرج السخان إلى درجة الحرارة العالية المطلوبة، لزيادة درجة حرارة المخرج، يلزم وضع سخان هواء PTC ثانٍ على طول اتجاه الرياح. في هذه المرحلة، يكون للسخان الأول بالقرب من المروحة خرج طاقة أعلى؛ تكون درجة حرارة مدخل السخان الثاني بعيدًا عن المروحة أعلى، وبالتالي ستكون الطاقة أقل بكثير، وغالبًا ما تكون الطاقة المستقرة أقل من 50٪ من السخان الأول.

كلما ارتفعت درجة حرارة سطح عنصر التسخين الخزفي PTC أثناء الحرق الجاف بدون هواء، زادت قوة التسخين. ومع ذلك، فإن زيادة درجة حرارة سطح عنصر التسخين الخزفي PTC يؤدي إلى زيادة في ضعف قوة التسخين بمرور الوقت، وزيادة في فرصة انهيار عنصر التسخين PTC، وانخفاض في الخصائص مثل المادة اللاصقة والأسلاك وطبقة العزل، وتفكك الغلاف الألومنيوم، وانخفاض في موثوقية السخان.

3.3 إضعاف الطاقة.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على إضعاف الطاقة في سخانات الهواء PTC هي: زيادة مقاومة عناصر التسخين الخزفية PTC، والمواد اللاصقة السائبة، ومشعات الألومنيوم السائبة. ينتج بعض مصنعي PTC سخانات PTC بقوة خرج شهرية تزيد عن 30%، لذلك من المهم جدًا اختيار سخانات PTC عالية الجودة. عند شراء سخانات الهواء PTC، من الضروري اختبار إضعاف الطاقة.

يرتبط إضعاف الطاقة بشكل إيجابي بدرجة حرارة سطح عنصر التسخين الخزفي PTC. فكلما ارتفعت درجة حرارة السطح، زادت مقاومة عنصر التسخين PTC، وأصبح من السهل فك المادة اللاصقة، وأصبح من السهل فك المبرد المصنوع من الألومنيوم، وزاد إضعاف الطاقة. إذا تم استخدام عنصر تسخين PTC بدرجة حرارة سطح أعلى من 250 درجة كسخان هواء، وتم تشغيله بدون رياح، فسوف تقل قوة المادة اللاصقة تدريجيًا وتتراخى بعد 200 ساعة. وهذا يعني أن تقليل درجة حرارة سطح عنصر التسخين PTC يمكن أن يقلل من إضعاف الطاقة، ولكن حجم سخان الهواء سيزداد، وستزداد التكلفة أيضًا.

​
3.4 سيناريوهات التطبيق.

تسخين أو تجفيف الملابس والأحذية والأيدي والمجففات والشاي والمنتجات الزراعية باستخدام الهواء الساخن، وتسخين أو تجفيف الخزائن وخزائن الكتب وخزائن الأحذية والغرف والحمامات والمصانع ومراكز التسوق والمستودعات وخزائن التحكم الكهربائية وعربات القطارات عالية السرعة والمعدات الكهربائية والتخزين وأفران الأنفاق وتسخين الهواء المضغوط وأحمال تفريغ البطاريات.

يمكن أن تتراوح قوة التسخين المستقرة من 100 وات إلى 10 كيلو وات. إذا كانت قوة السخان الفردي أصغر، فيمكن أن يقلل ذلك من الفشل ويحسن معدل التأهيل. إذا كانت هناك حاجة إلى طاقة أكبر، فيمكن استخدام سخانات متعددة. جهد التشغيل هو 12 فولت ~ 420 فولت، ويمكن استخدام كل من التيار المتردد والتيار المستمر. عندما يكون جهد التشغيل منخفضًا، سيكون كل من التيار النبضي والتيار المستقر كبيرين، لذلك من الأفضل عدم استخدام الجهد المنخفض عند الحاجة إلى طاقة عالية.

تتمثل مزايا مجفف الشعر الكهربائي الساخن في انخفاض التكلفة ودرجة حرارة المخرج الأعلى والحجم الأصغر. المشاكل الموجودة: أولاً، بعد استخدامه لفترة من الوقت، يتجاوز العزل الجهد والتيار المتسرب ومقاومة العزل المعيار؛ ثانيًا، لا يمكن تشغيل الطاقة بدون ريح. إذا توقفت المروحة عن العمل، وانسد مجرى الهواء، وتعطل جهاز حماية درجة الحرارة، فسوف يحترق السخان بسبب ارتفاع درجة الحرارة بدون ريح، وحتى إتلاف المواد المحيطة، مما يؤدي إلى نشوب حريق؛ ثالثًا، بعد التشغيل لفترة طويلة، قد يتأكسد سلك التسخين الكهربائي ويحترق، مما يؤثر على عمره الافتراضي وحتى يتسبب في التسرب؛ رابعًا، عندما تلتصق المواد القابلة للاشتعال بالسخان، فقد يتسبب ذلك في الاحتراق.

يمكن لسخانات الهواء PTC التغلب على عيوب سخانات الأسلاك الكهربائية، مع مقاومة ممتازة ومستقرة لجهد العزل، والتيار المتسرب، ومقاومة العزل. يمكن تشغيلها بدون رياح، ومحمية تلقائيًا، ولن تشتعل أو تحترق، ولها عمر خدمة طويل. ومع ذلك، إذا كانت جودة تصنيع سخان PTC رديئة، فقد تحدث أيضًا مشاكل: أولاً، ينهار جسم السيراميك PTC ويحترق، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي وحرق طبقة العزل؛ ثانيًا، تتلاشى قوة التسخين مع زيادة وقت الاستخدام ولا يمكنها الوصول إلى عمر الخدمة المتوقع. يستخدم بعض مصنعي سخانات PTC مواد منخفضة الجودة من أجل تقليل تكاليف الإنتاج، ولا يمكن التحكم في عملية التصنيع بدقة، دون اختبارات اختبار العمر. لا يمكن لجميع مصنعي PTC ضمان جودة سخانات PTC الخاصة بهم. يختلف التحكم في التوهين الكهربائي ودقة الطاقة والتيار النبضي ومقاومة الجهد وأداء العزل وموثوقية الاستخدام بين مصنعي PTC. لذلك، يجب اختيار مصنعي PTC بعناية لضمان الجودة الموثوقة.