Progettazione del processo e test delle prestazioni di un nuovo tipo di tubo riscaldante a infrarossi in fibra di carbonio

Grazie alle sue eccellenti proprietà come riscaldamento e raffreddamento rapidi, piccola isteresi termica, riscaldamento uniforme e radiazione di calore a lunga distanza, gli elementi riscaldanti in fibra di carbonio si sono sviluppati rapidamente e sono stati ampiamente utilizzati in vari campi. Nel campo della ricerca sugli elementi riscaldanti in fibra di carbonio, sono stati sviluppati nuovi pratici tubi riscaldanti per infrarossi lontani in fibra di carbonio. Questo nuovo tipo di tubo riscaldante utilizza la fibra di carbonio flessibile come elemento riscaldante, che presenta i vantaggi di un'elevata efficienza di conversione termica e di una lunga durata. È stato ampiamente utilizzato negli elettrodomestici e nelle apparecchiature mediche. Questo articolo introduce principalmente la struttura, il processo di produzione, la tecnologia di ispezione e i metodi del tubo di riscaldamento in fibra di carbonio di nuova concezione e testa e studia l'effetto termico del prodotto.

1. Struttura di Tubo riscaldante in fibra di carbonio

Il tubo esterno del tubo riscaldante in fibra di carbonio è costituito principalmente da quarzo come materia prima e il suo corpo riscaldante a spirale è principalmente una struttura cava. Il materiale principale è la fibra di carbonio, che si forma torcendo lunghi filamenti e avvolgendoli attraverso un determinato processo. Serve come elemento riscaldante centrale del tubo riscaldante in fibra di carbonio. Il corpo principale del nuovo tubo riscaldante in fibra di carbonio è il nuovo filo in fibra di carbonio, che adotta una speciale forma di avvolgimento su entrambe le estremità. Il materiale del filo in fibra di carbonio è un foglio di molibdeno e sono presenti fili installati su entrambe le estremità del riscaldatore dell'albero per brasatura al carbonio. Il corpo del tubo riscaldante in fibra di carbonio è un tubo trasparente e i suoi parametri di impostazione elettrica sono 220 V-240 V, 2000 W. Il cavo adotta un nucleo ramificato UL3122, 50~52, filo in fibra di vetro resistente alle alte temperature 300V-500V 200 ℃. Gli elettrodi su entrambe le estremità sono composti da molibdeno metallico insolubile bianco argento ad alto punto di fusione, fogli e barre di molibdeno, terminali di cablaggio, ecc.

2. Processo di produzione e fabbricazione del tubo riscaldante in fibra di carbonio

Il processo produttivo dei tubi riscaldanti in fibra di carbonio prevede principalmente le seguenti fasi:
(1) In base al diametro e alla lunghezza del prodotto, selezionare i tubi interni ed esterni con il diametro selezionato per tagliare i tubi interni ed esterni.

(2) Scegliere la dimensione, lo spessore e altre specifiche per la tessitura, determinare una quantità di alimentazione ragionevole e procedere con la tessitura.

(3) Selezionare le specifiche dell'avvolgimento del filo, misurare la resistenza, determinare la potenza, misurare la lunghezza del filo per l'avvolgimento del filo.

(4) Regolare la macchina modellatrice, determinare la tensione di modellatura ed eseguire il trattamento di modellatura.

(5) Selezionare gli elettrodi adatti ed eseguire la saldatura a punti.

(6) Eseguire la sigillatura e lo scarico della pressione, prestando attenzione all'eventuale distorsione dell'asta di molibdeno, perdita di pressione o perdita di pressione.

(7) Condurre test maturi, campionamento della potenza e campionamento della durata.

(8) Stampa e incolla punti, linee e parti in ceramica.

(9) Ispezione del prodotto finito, conferma ancora una volta tensione, potenza, lunghezza e ispezione delle filettature interne.

Requisiti tecnici e metodi di ispezione per tubi riscaldanti in fibra di carbonio

3.1 Requisiti tecnici per l'ispezione di Tubi riscaldanti in fibra di carbonio

Una volta completata la produzione dei tubi riscaldanti in fibra di carbonio, è necessario ispezionarli secondo i requisiti tecnici per garantire la sicurezza dei tubi riscaldanti in fibra di carbonio. I requisiti tecnici di ispezione includono principalmente i seguenti contenuti.
(1) Elementi di ispezione dell'aspetto:

① La superficie del nuovo tubo dell'aria di riscaldamento in fibra di carbonio deve presentare un massimo di 4 punti neri puliti e contaminati, che devono essere inferiori a 0,5 mm. La lunghezza di ciascun percorso dell'aria sulla superficie del tubo non deve superare i 5 mm.

② La forma del tubo del riscaldatore in fibra di carbonio è corretta e la superficie esterna del tubo non può deformarsi, torcersi o avere uno spessore irregolare, il che non è conforme alla gestione dell'aspetto della sicurezza nazionale La tensione e la potenza sono conformi alle normative Se non ci sono graffi evidenti sulla superficie del tubo al quarzo e c'è una leggera nebbia bianca su entrambe le estremità dell'apertura di scarico, può essere retratta La connessione del manicotto in silicone è salda e non c'è adesione tra il manicotto in silicone e le parti non correlate La connessione del cavo è sicura e protetta, con la fibra di carbonio posizionata al centro.

(2) Ispezione delle dimensioni: il diametro del tubo della lampada in fibra di carbonio deve essere entro ± 0,05 mm dalla dimensione di progetto, la lunghezza deve essere entro ± 1 mm dalla dimensione di progetto e la lunghezza del cavo deve essere entro ± 5 mm da la dimensione del disegno. Eseguire l'ispezione dell'assemblaggio.

(3) Rilevamento della potenza: accendere il tubo in fibra di carbonio alla tensione nominale e testarne la potenza con un misuratore di potenza, che dovrebbe essere compreso tra 3% e -7% della potenza nominale.

(4) Rilevamento della luminosità: quando il tubo in fibra di carbonio è acceso, la luminosità dei due tubi è vicina e l'elemento riscaldante dovrebbe emettere luce in modo uniforme senza differenze significative. La luminosità di un singolo tubo in fibra di carbonio dovrebbe essere uniforme e non dovrebbero esserci punti scuri o punti luminosi anomali nell'area locale.

(5) Test sulla durata: dopo alcune ispezioni, il nuovo tubo riscaldante in fibra di carbonio dovrebbe avere una durata di oltre 6000 ore in condizioni operative normali (tensione nominale e corrente nominale).

(6) Rilevamento dell'impatto: quando la tensione è CA 1,3 volte la tensione nominale e l'alimentazione viene attivata immediatamente, non si verificano i seguenti fenomeni anomali:
① Non dovrebbero esserci scintille nel punto di saldatura a punti di molibdeno situato sul tubo della lampada.

② Il tubo della lampada funziona ininterrottamente per 6 ore ed è sottoposto a controlli a campione a CA 1,3 volte la tensione nominale senza fili rotti o anneriti.

(7) Test delle prestazioni:
① La lampada non deve presentare impurità, scolorimento, ossidazione delle barre di nichel o molibdeno, incrinature della tenuta a pressione o altri fenomeni.

② Il foglio di molibdeno non deve presentare alcun fenomeno di rottura o crescita di crepe e il piano del foro di processo dell'elemento riscaldante deve essere coerente con il design del piano dell'ugello di scarico. La distanza tra il foglio di molibdeno all'interno della piastra di tenuta e la porta di tenuta deve essere maggiore di 1,0 mm (porta esterna) Il filo deve essere saldamente collegato al tubo della lampada e non deve allentarsi se sottoposto a una forza di trazione di 25 N. Le piastre di tenuta a pressione su entrambe le estremità del tubo della lampada non sono facili da rompere e possono resistere ad una forza di 10 N in entrambe le direzioni L'altezza dell'ugello di scarico sul tubo della lampada non deve superare i 4 mm I cavi sul tubo della lampada sono configurati con cavi appropriati in base alla tensione e alla potenza Utilizzare un rilevatore di scintille a vuoto per rilevare l'assenza di aria perdita nel tubo della lampada (ispezione completa).

3.2 Metodi di ispezione

I tubi riscaldanti in fibra di carbonio prodotti dalla fabbrica generalmente devono essere conformi allo standard nazionale GB/T7287-2008; GB4706.1-1992, i metodi di ispezione specifici si riferiscono alle specifiche tecniche per l'ispezione dei tubi di riscaldamento in fibra di carbonio di Heyuan Xinda Quartz Electrical Appliance Co., Ltd.
(1) Ispezione dell'aspetto:
① La superficie deve essere piana, ordinata e pulita, senza macchie, difetti, cicatrici, ruggine, corrosione, danni o deformazioni; Picco batch ≤ 0,05. Utilizzare l'ispezione visiva e il calibro a corsoio.

② La superficie del tubo di vetro è liscia e priva di graffi e macchie nere, e la superficie della lamiera fissa è priva di ruggine, sporco e macchie di olio; L'elemento riscaldante non presenta fenomeni di inclinazione, la superficie è piana, il colore è uniforme e non sono presenti buchi, danni o crepe. Non ci sono oggetti vari all'interno del tubo di vetro. La saldatura tra l'asta di molibdeno e il foglio di nichel unito dovrebbe essere buona, senza difetti di saldatura come saldature virtuali, false saldature o mancate saldature.

(2) Controllo dimensionale: le dimensioni soddisfano i requisiti del disegno. Utilizzare calibri a corsoio e micrometri.

(3) Ispezione dell'identificazione: i componenti devono riportare il produttore o il marchio, le specifiche del modello, la tensione nominale, la potenza, l'area della sezione trasversale nominale del cavo e i contrassegni del numero del cavo. L'identificazione deve essere chiara e facile da leggere. Utilizzare un panno di cotone imbevuto di benzina per strofinare avanti e indietro per 15 secondi, quindi utilizzare un panno di cotone imbevuto di acqua per strofinare avanti e indietro per 15 secondi. L'identificazione deve essere chiara e facile da leggere. Utilizzare l'ispezione visiva e la pulizia.

(4) Ispezione strutturale:
① La testina magnetica non deve essere inclinata o allentata e l'elettrodo sulla sigillatura esterna del prodotto non deve essere inclinato o rotto.

② Il collegamento tra il cavo di collegamento esterno e il tubo di riscaldamento deve essere tirato verticalmente con una tensione di 30 N e il cavo non deve essere rotto o il manicotto non deve essere allentato. Il cavo di collegamento esterno e il collegamento del tubo di riscaldamento devono essere scossi a sinistra e a destra 30 volte (con un angolo di 45 gradi, 5 N, 30 volte/minuto, con la posizione di agitazione a circa 10 centimetri di distanza dalla testa in ceramica) e il cavo non deve essere disconnesso.

(5) Ispezione della luminosità e della temperatura del colore dell'elemento riscaldante: mentre il prodotto funziona normalmente, l'elemento riscaldante centrale può essere leggermente più scuro e l'effetto termico dell'elemento riscaldante centrale dovrebbe essere coerente, ovvero dopo l'accensione, ispezionare visivamente e descrivere che l'elemento riscaldante interno è completamente rosso. La temperatura di colore dell'elemento riscaldante deve raggiungere una temperatura di colore inferiore a 1600K. Dopo l'accensione, ispezionare visivamente e utilizzare un cronometro e un colorimetro.

(6) Qualità dell'imballaggio: il prodotto deve essere ispezionato utilizzando un rilevatore di vuoto. Dopo l'estrazione del vuoto, se la tenuta è buona e non vi sono perdite di gas, il prodotto è qualificato.

(7) Potenza nominale e resistenza elettrica: utilizzando uno strumento di misurazione dei parametri elettrici, testare lo stato di funzionamento della tensione nominale e assicurarsi che la deviazione di potenza sia compresa tra -8% e 4%. Fissare l'elettrodo tra l'elettrodo e l'involucro del tubo riscaldante e fissare l'elettrodo tra le lamiere. Applicare 1800 V/5 mA/1 min tra il perno e il tubo della lampada senza guasti.

(8) Temperatura di sigillatura del tubo di vetro: operare fino a uno stato di sviluppo stabile a 1,15 volte la tensione di uscita nominale, con una temperatura di ≤ 250 ℃ su entrambe le estremità del tubo di vetro e nell'area di sigillatura (20 ℃± 5 ℃ per ambienti diversi temperature).

(9) Resistenza meccanica del perno: applicare una forza di trazione fissa (50 N) alla direzione del perno del perno utilizzando un tester di trazione ed entro 1 minuto non dovrebbero esserci allentamenti o crepe nel corpo del perno.

(10) Test di caduta: dopo aver montato normalmente il prodotto, rilasciarlo e lasciarlo cadere liberamente su una tavola di legno duro da 20 mm. Se il prodotto non è danneggiato, è qualificato. Utilizzare uno strumento di misurazione dei parametri elettrici del banco prova cadute.

(11) Test ad alta e bassa temperatura: alla tensione nominale specificata di 1,25, il prodotto viene acceso continuamente per 10 minuti e immerso in acqua a 10 ℃. Il prodotto non deve presentare circostanze speciali e quindi essere posto continuamente in un ambiente a temperatura costante (-20 ℃) ​​per 5 ore. Si osserva il tubo riscaldante e non sono ammesse reazioni anomale.

(12) Corrente di dispersione e test di resistenza di isolamento normale: quando il tubo di riscaldamento funziona stabilmente alla tensione nominale (1,06 volte), la dispersione di corrente consentita dal guscio è inferiore o uguale a 0,25 mA. La resistenza tra i due elettrodi di resistenza del nuovo tubo di riscaldamento in fibra di carbonio e i fogli di molibdeno su entrambe le estremità del tubo di riscaldamento centrale dovrebbe essere maggiore o uguale a 20 M Ω. Utilizzare un tester per la corrente di dispersione e un tester per la resistenza di isolamento per i test.

(13) Test di vita rapido equivalente: condurre test utilizzando tester di parametri elettrici, alimentatori a frequenza variabile, ecc. e lavorare continuamente per 36 ore alla tensione nominale (1,35 volte); Una volta completato il test, potrebbero esserci tracce di oggetti simili a nebbia all'estremità del tubo di riscaldamento e non sono consentite altre reazioni anomale; E la potenza del tubo riscaldante una volta completato l'esperimento non può superare il ± 3% della potenza effettiva.

4. Test di efficienza termica di Tubo riscaldante in fibra di carbonio

Il test di efficienza termica del tubo riscaldante in fibra di carbonio viene condotto nella stanza, come mostrato nella Figura 3. Dopo aver acceso il tubo riscaldante e iniziato a funzionare, effettuare controlli della temperatura al centro della stanza, al centro della parete e i quattro angoli della stanza per testare l'impatto dell'utilizzo di prodotti con tubi riscaldanti in fibra di carbonio sulla temperatura ambientale circostante.

Il tubo riscaldante in fibra di carbonio di nuova concezione presenta perdite minime durante la conduzione termica e migliora notevolmente l'efficienza di conversione del calore, risparmiando il 15% -30% di energia rispetto ad altri tubi riscaldanti metallici al nichel-cromo e tungsteno-molibdeno. Ha anche una lunga durata e migliori prestazioni ambientali e in futuro sarà ampiamente utilizzato nel campo del riscaldamento.