包括丝网加热片的流体加热器制造技术

提供了一种流体加热器，包括：导管；电路，该电路用于承载直流电流；以及丝网片，该丝网片布置于导管中，并且配置该丝网片，以接收电流，其中该丝网片具有锥形面。提供了一种流体加热器套件，包括：直流电源；以及丝网片，配置该丝网片，以布置于导管中并且接收来自直流电源的电流，其中该丝网片具有锥形面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的示例性实施例涉及一种包括丝网片的流体加热器。丝网片能够包括镍铬 合金丝。镍铬合金丝通常用于诸如吹风机和烤箱的家用电器并且用于嵌入式陶瓷加热器。 丝具有高抗拉强度，并且能够在高达1250摄氏度的温度下工作。镍铬合金具有下面的物理 特性（标准室温和压力下使用，除非另有说明）：
技术实现思路
根据各种实施例，提供了一种流体加热器，包括：导管；电路，该电路用于承载直 流电流；以及丝网片，该丝网片布置于导管中，并且配置该丝网片，以接收电流，其中该丝网 片具有锥形面。 根据各种实施例，提供了一种流体加热器套件，包括：直流电源；以及丝网片，配 置该丝网片，以布置于导管中并且接收来自直流电源的电流，其中该丝网片具有锥形面。 应当明白，上面的一般描述和下面的详细描述是示例性的并且是举例说明，且旨 在进一步解释要求保护的专利技术。根据下面的详细描述、附图和权利要求，其他特征和方案显 而易见。【附图说明】 为了进一步理解本专利技术提供附图，附图包括在本说明书中并且作为本说明书的一 部分，附图示出本专利技术实施例，并且与描述一起解释本专利技术原理。 在所有附图上，相同的参考编号表示相同的元件。应当注意，附图未必按比例。根 据下面参考附图对实施例所做的详细描述，更好地理解上述以及其他目的、方案和优点，其 中： 图1是示出根据网股线的中心到中心间距变化的网元的辐射面积的曲线图。 图2是示出根据股线半径和网间距变化的网元的电阻的曲线图。 图3是示出根据股线半径和网间距变化并且功耗为20KW的两面有边的 125mmX250mm网元炉的上升时间的曲线图。 图4是图1和图2的合成图，指示在德卢卡元件比例接近0. 11欧姆/m2的情况下， 用于高速炉烹饪的区域。 图5示出根据各种实施例包括丝网的流体加热器。 图6示出根据各种实施例包括丝网加热元件的流体加热器的俯视图。 图7示出根据各种实施例包括丝网加热元件的流体加热器的仰视图。【具体实施方式】 下面将参考附图更全面描述本专利技术，附图中示出本专利技术的实施例。然而，可以以许 多不同方式实现本专利技术，并且不应当认为本专利技术局限于在此描述的实施例。相反，提供这些 实施例，使得本公开透彻，并且将本专利技术的范围全面传达给本
内的技术人员。附图 中，为了清楚起见，可以将层和区域的尺寸和相对尺寸放大。附图中相同的参考编号表示相 同的元件。 应当明白，当指元件"连接到"另一个元件时，其能够直接连接到另一个元件，也可 以存在中间元件。 当考虑到在炉中使用镍铬时，重要的是，不仅要考虑到电阻特性，而且要考虑到元 件加热时的黑体辐射。 关于电阻元件的一般特性，电阻与长度和电阻率成正比，并且与导体的面积成反 比。 R=L/A·P=L/A·Ρ〇(α(T-T〇)+l)等式 1 其中Ρ是电阻率： ρ= 1/σ L是导体的长度、Α是其截面积、Τ是温度、TO是基准温度（通常是室温）、Ρ0是 T0时的电阻率、并且α是作为ρ〇的百分比的每单位温度的电阻率的变化。在上面的表达 式中，假定在温度范围内，L和Α保持不变。此外，请注意，Ρ0和α是取决于研究的导体的 常数。对于镍铬，Ρ〇是20°C或者1. 10Χ10-6和α= 〇. 〇〇〇4时的电阻率。从上面可以看 出，电阻元件半径的增大2倍将使电阻减小4倍，反之亦然。 关于电阻元件耗散的功率，其中I是电流，R是以欧姆为单位的电阻，ν是元件两端 的电压，根据欧姆定律，可以看出，由于ν=iR，所以： P=i2R 对于具有诸如电池的恒压电源的元件，通过元件的电流随着电阻变化。由上面代 入R，并且使用欧姆定律， P=v2/R=v2A/p〇L等式 2 对于诸如镍铬丝的电阻性元件，在辐射冷却整个元件时，元件中产生的热量迅速 耗散。 现在，研究元件的黑体特性：假定元件具有黑体性质，斯波（Stefan-Boltzmann) 等式特性化辐射时耗散的功率： W=σ·A·T4 等式 3 此外，如下由维恩定律（Wien'sLaw)给出发射强度最高的波长λ: A_=b/T等式 4 其中： 〇 是斯波常数：5· 670X10% ·m2 ·K4,以及 b是维恩位移常数：2· 897X103m·K 在诸如烹饪炉的应用中，对于最高效率要求的优选工作波长为2微米 (2X10E-6)，基于维恩定律的元件的温度应当接近1400开氏度或者1127摄氏度。根据斯 波等式，具有两个加热端的小型炉具有接近4X0. 25mx0. 25m或者0. 25m2的工作表面积。因 此，对于该炉，W应当接近20, 000瓦。 对于生产安全大功率烤箱或者炉，该系统需要在不高于24伏的低电压下工作。因 此，利用等式2,对于20, 000W，如果该工作温度下的效率为100 %，则元件具有接近0. 041欧 姆的电阻。根据等式1，将工作温度降低到室温（从1400到293k)代表元件的电阻接近降 低约1. 44倍，并且因此，要求其电阻在室温为0. 0284欧姆的元件。 现在，研究元件的电阻与作为黑体的元件的特性之间的关系。 加热器的电阻与该加热器的黑体辐射面积的比值变成炉的关键设计约束，在此， 称为德卢卡元件比例（DeLucaElementRatio)。在2微米波长下超过0.25平方米工作的 理想食物炉具有0. 1137ohms/m2(0. 0284ohms/0. 25m2)的德卢卡元件比例。德卢卡元件比例 仅取决于测量的电阻和辐射表面积，但是独立于系统工作的电压。此外，对于丝线，丝线的 长度不改变该比例。 表1列出几个公用镍铬丝规格每米的电阻以及这些元件的德卢卡元件比例。重要 的是，请注意，所有这些丝线都具有远大于在1400k、24伏工作的炉要求的0. 1137,并且大 于0. 25m2。显然，为了时限功率要求使用从端到端布置的具有电压的单个丝线不切实际。相反，在500k的较小的0. 338m2面积、在120V和1500V工作的家庭弹出式烤箱要 求35. 5的德卢卡元件比例。因此，横跨其布置的0. 001m半径的1米镍铬丝正确工作。表1 显然，为了实现接近0.1137的德卢卡元件比例，要求较低的电阻或者较大的表面 积。 实现0. 1137的德卢卡元件比例的一种方式是使用2cm半径的大元件。这样的问题 与元件的内在热容有关。由表1注意到温度从室温升高到1400k需要65. 4秒，并且因此， 需要约0. 36KWH的能量。 由使热能与比热容有关的等式求得该计算，其中根据质量的单位数量是： ΔQ=meΔT 其中ΔQ是进入元件的或者从元件出来的热能（其中PX时间=ΔQ)，m是元件 的质量，c是比热容，并且ΔΤ是最终温度减去初始温度的温差。 因此，加热元件要求的时间特别地长并且不能实现快速烹饪时间的目标。 降低电阻的另一种方式是并联布置多个电阻器。基尔荷夫（Kirkoff)定律预测并 联布置的电阻器的累积效果。 下面的表2列出利用等式5求得、为了实现0. 1137的德卢卡元件比例需要并联布 置的表1中的每个元件的导体的数量。显然，对于制造，在表面上均匀布置和分布这些元件 非常困难并且不可能。此外，请注意，对于几秒的总烹饪时间，对于半径大于0.0002米的元 件，以20kw将组合质量的元件从室温加热到1400k的要求时间太长了。表2 总之，利用电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体加热器，包括：导管；电路，所述电路用于承载直流电流；以及丝网片，所述丝网片布置于所述导管中，并且配置所述丝网片，以接收所述电流，其中所述丝网片具有锥形面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：NP德卢卡，
申请(专利权)人：德卢卡烤炉技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US