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    電極:熱式行業的未來的改變

    發布時間:2013/7/19   點擊次數:1056
     
    提 供 商: 無錫東原儀表科技有限公司 資料大?。?/td>
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      市場上有大量的祼露元件熱水器,并且都是產品。中國裸露元件熱水器品牌有:法恩貝、諾克司、飛羽、奇帝、富紳等品牌;而德國的即熱熱水器基本都是這種技術,也是這種技術的發明國,品牌有:伯爾樂、斯帝博、斯寶亞創等。
      
      使用裸絲加熱在即熱熱水器中有先天優勢,即熱產品功率大、體積小,傳統金屬電熱管熱阻高、熱慣性大等問題,導致易燒機并且恒溫不好控制,而祼露電熱絲加熱由于發熱絲直接與水接觸,所以不存在金屬電熱管的上述問題。德國的即熱熱水器產品都由金屬電熱管改為裸絲加熱。裸絲對技術要求更高,由于電解反應對材料要求也高,所以注定是做產品。
      
      電極加熱與祼露電熱絲加熱的異同
      
      相同點:都是把電熱元件直接浸在水中加熱,其絕緣等級和防電方法都是一樣的。
      
      不同點:裸絲加熱主要利用電熱絲的電阻來加熱,水中離子加熱只占極小部分;而電極式是完全依賴水中離子加熱。所以祼絲加熱有可能干燒而損壞機器,而電極式加熱溫度不超過水的沸點,也不可能干燒。
      
      電極加熱由于加熱方法不同導致的問題:1、電極加熱必須要考慮水電解產生氫氧混合氣體爆炸問題。2、電極式熱水器的功率也依賴水質,必須通過結構特別設計滿足安規對功率偏差的要求。3、電極式熱水器必須考慮電極材料電解對人和環境的影響。
      
      除上述三個問題外,在安全方面,電極加熱是完全等同或高于祼露絲加熱的,而且電極加熱也應該屬于祼露元件加熱范圍。
      
      電極式即熱熱水器的試驗及理論計算
      
      1、關于水電解問題:
      
      概念:當空氣中氫氣含量在4%~72%(體積份數)時遇火會爆炸;空氣中本身氫氣含量為0.9%;1C(庫侖)=1A.S;(一個電子電量)e=1.6*10-19C;(水電解化學表達式)2H2O=2H2+O2;1mol(摩爾)=6.02*1023個;1mol氫氣體積=22.4L;1m3=1000L。
      
      下面我們計算一下在一個只有2平方米完全密封的房間使用6000W熱水器多久會引起氫爆炸:
      
      假設:我們假設每一個電子都被水中氫離子得到而生成氫氣;假設在只能容納一個人的2平米的完全不透氣的玻璃容器中洗澡,則計算得:
      
      玻璃容器體積:S*H=2m2*2.8米=5.6m3=5600L
      
      產生多少體積的氫達到zui低爆炸極限:5600L*(0.04-0.009)=173.6L
      
      一小時電子流通量:Q=I*t=(6000W/220V)*3600秒=9.8*104C
      
      因為e=1.6*10-19C則1C=6.25*1018e,
      
      則電子個數為:9.8*104C*6.25*1018e=6.125*1023個
      
      產生的氫分子個數:2H++2e=H2則6.125*1023個/2=3.07*1023個
      
      一小時產氫氣體積:(3.07*1023個/6.02*1023個/mol)*22.4L/mol=11.4L
      
      達到zui低燃燒或爆炸極限濃度的時間:173.6L/11.4L/小時=15小時
      
      結論:經如上理論計算和實際上進行的一些條件測試,都證明這種即熱式的熱水器是不會因水解而產生危險,因為沒有誰會在完全不透氣的玻璃容器里連續洗15個小時的澡。而且實際上絕大多數的電子與水中的雜質正離子結合,只有少量與氫離子結合產生氫氣,并且交流電場下會發生逆反反應,實際情況可能要數百小時才能積聚這么多氫氣。
      
      關于電極式熱水器的功率問題:
      
      經過樣機的測試結果,以及用全國各大省區自來水的測試結果,此種熱水器在調整到預設功率后,一分鐘內可達到穩定功率(水有NTC性質),穩定后保持波動在1A左右,由于水的NTC性質,使剛開始的沖擊電流小,這種性質更有利于器具的壽命,比PTC陶瓷加熱器好得多。熱水器通過調整電極片間距和作用面積的方式調整功率,配合電子顯示功能使用戶很方便的調到想要的檔位,能滿足全國水質要求。電流過高或水質太差時,電路在0.1秒內就會跳閘,保證安全。
      
      結論:利用NTC性質的自來水加熱性能還高于傳統加熱方式,功率偏差也能滿足標準的要求。
      
      電解條件下電極材料的環保問題:
      
      本電極式熱水器使用石墨電極,石墨就是碳的同素異構體,這種材料化學性質穩定,一般不發生氧化反應,也沒有毒性,是自然界中zui普遍的元素。由于其化學惰性,用作電極材料時損耗非常小,經測試zui大額定功率下其損耗率僅為0.005克/升,在自來水標準中,規定溶解性總固體含量為1克/升,所以可忽略其對水質的影響。
      
      結論:電極材料不會對人和環境構成任何影響,由于其是自然界中zui普遍的元素,所以比其它電熱材料都要環保,節約資源。

     

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