等直徑硅碳棒發(fā)熱組件節(jié)能對(duì)比的理論驗(yàn)證
根據(jù)圖to的擬合數(shù)據(jù),MCH的加熱硅油溫度積分面積為等直徑硅碳棒的120.245%(10290/8557.7),就是說(shuō)在相同電耗情況下,MCH加熱硅油的熱效果是等直徑硅碳棒的1.20245倍,換句話說(shuō),單位耗電量MCH加熱硅油的熱效果比等直徑硅碳棒高20,245%。上述是在假設(shè)硅油在一對(duì)外完全絕熱的封閉系統(tǒng)前提下得出的節(jié)能數(shù)據(jù),但實(shí)際上,硅油與盛裝容器之間,以及硅油液面與空氣之間,都必定存在相當(dāng)?shù)臒釗p失,而且溫度越高,其熱損失必定越大。從上面分析可知,MCH的溫升比等直徑硅碳棒高16.50C(98-81.5)。同時(shí)根據(jù)表2與表3數(shù)據(jù),MCH加熱測(cè)試時(shí),盛裝硅油的容器表面溫度為970C,而等直徑硅碳棒加熱時(shí)盛裝硅油的容器表面溫度為53C,故MCH加熱硅油的對(duì)外熱損失必定比等直徑硅碳棒大,將熱損失考慮入內(nèi),則相同熱效果情況下,MCH比等直徑硅碳棒節(jié)能必定大于20.245%。

從以上各種對(duì)比試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),在其他相同測(cè)試條件下,在加熱效果優(yōu)于等直徑硅碳棒發(fā)熱組件的前提下,MCH發(fā)熱組件比等直徑硅碳棒組件節(jié)能20%以上。如何從理論上解MCH的節(jié)能,本文主要從材料本身的特性角度去分析。MCH發(fā)熱片是高溫共燒多層的金屬一陶瓷復(fù)合材料,發(fā)熱的金屬漿料層被印刷在作為絕緣介質(zhì)的氧化鋁陶瓷生坯上,再通過(guò)上面疊合另外一氧化鋁陶瓷生坯,通過(guò)高溫共燒成為一體。從發(fā)熱原理上看,MCH為金屬鎢導(dǎo)電發(fā)熱,而金屬鎢的電熱轉(zhuǎn)換效率高是公認(rèn)的,因而,MCH為純阻性發(fā)熱元件。等直徑硅碳棒本質(zhì)上是一種半導(dǎo)體材料,其通電發(fā)熱原理是因?yàn)榘雽?dǎo)體摻雜形成得到了一定數(shù)量產(chǎn)生導(dǎo)電性的自由電子。等直徑硅碳棒是以欽酸鋇為基體摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的,在晶格中,鋇離子或欽酸鹽離子的一部分被較高價(jià)的離子所替代,因而得到了一定數(shù)量產(chǎn)生導(dǎo)電性的自由電子。而等直徑硅碳棒摻雜形成的自由電子是存在于絕緣的基體多晶材料中,定向移動(dòng)的導(dǎo)電粒子在多晶材料中定向移動(dòng)勢(shì)必受到有一定勢(shì)壘高度的晶界的阻礙,導(dǎo)電粒子與晶界會(huì)產(chǎn)生非彈性的散射碰撞,從而導(dǎo)致效率差及損耗高。所以,MCH中自由電子的定向移動(dòng)效率肯定高于等直徑硅碳棒,MCH通電發(fā)熱過(guò)程損耗肯定小于等直徑硅碳棒,故MCH發(fā)熱效率就優(yōu)于等直徑硅碳棒e10.3969/j.i.1008-892X.2010.11.015。
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