空气电加热器的传热性能

空气电加热器的传热性能

空气电加热器的结构原理：当空气流过电炉丝壁表面和陶瓷套管内壁面形成的通道时，就和电炉丝壁表面、陶瓷套管内壁面以对流换热的方式进行热交换。空气将电炉丝发出的热量带走，从而得以加热，同时电炉丝壁表面与陶瓷套管内避面之间进行辐射换热，大部分通过与空气以对流换热方式把热量传给空气，另一小部分热量通过陶瓷套管与外壳体及保温材料的导热散入环境，形成一定的热损失。热空气是很多化工、热工试验场合及生产过程中的常用介质，空气电加热器由于加热初期投资少、清洁卫生、使用方便、热效率高等优点受到青睐。

在使用中，要求空气电加热器传热性能好，空气出口温度高，升温时间短，效率高，体积小，结构紧凑，电炉丝工作寿命长，绝缘性能好，工作安全可靠等。根据使用要求及现场场地的限制，在结构设计上作如下考虑∶

1、空气电加热器分成两级串联。这有两个好处，一是横断面尺寸小，占地面积小;二是在低功率运行时，可用调压变压器降低二级功率，以降低二级电炉丝壁面温度，延长电炉丝使用寿命。

2、采用镍铬电炉丝而不用碳棒作为电热元件。这样使空气电加热器结构紧凑且又能承受内压。

3、每级空气电加热器电炉丝分成三组，采用三相Y形接法，每组电炉丝绕在圆柱螺旋槽陶瓷管上，外加一同轴陶瓷套管，使气流形成环形缝隙通道。

4、由于该空气电加热器出口空气温度高(600℃)，又要求承受内压(2×105Pa)，故接线柱结构采用钢管内衬陶瓷套管，两端用云母垫片密封的结构。

5、为便于安装检修，又要占地面积小，故采用立式布置。

空气电加热器的传热性能与结构参数和运行参数有关，应根据不同的使用要求来选取合适的参数并作优化分析;空气为双原子气体，基本上不吸收辐射热，只有通过与热壁对流换热取得热量。设计时应尽量提高对流换热率;由于受器材规格的限制，目前雷诺数仍偏低(3000-5000)，如将结构再改进一下，将雷诺数提高到10000以上(强烈紊流区)，则空气出口温度还能进一步提高，效率也能提高。