电热丝和PTC

电热丝和PTC电热丝是最早出现的一种电热元件，它是以电热为基本工作原理来实现能量转化的。电热丝虽然为传统电热元件，但至今尚未被替代，现在电热丝依然在各个领域，特别是工业生产及实验室被广泛使用。电热丝在近年来多采用铁铬铝合金和镍铬合金，铁铬铝合金的最高温度已经达到了1400℃。电热丝的基础上，近些年发展出了电热棒、电热盘、电热片等电热元件，但它们的本质依然是电热丝，其原理也脱离不了电热。电热丝的优点是加热温度和耐热温度高，技术成熟、易于制造且方便配套应用于各种电热设备。电热丝的缺点是它的能量转换率较低，发热过程中伴随着发光过程，因此电能转换率只能达到60%到70%。电热丝的种类是根据电热丝的化学元素含量及组织结构不同来划分的。电热丝的种类有铁铬铝合金电热丝和镍铬合金电热丝。这两种电热丝作为电热元件，在功能特性方面各有不同。铁铬铝合金电热丝的优点是运行温度高，实验得出铁铬铝合金电热丝的最高运行温度可到1400℃。铁铬铝合金电热丝的使用寿命长、电阻率高、表面复合高，并有较好的抗氧化性。铁铬铝合金电热丝的缺点是在高温环境下的强度较低，随着温度的升高铁铬铝合金电热丝的可塑性会增强，也就是说铁铬铝合金电热丝在高温中容易发生变形，且变形后不易修复。镍铬合金电热丝的优点是在高温环境中的强度高，长期高温运行不易变形，不易改变结构，且镍铬合金电热丝的常温塑性好，变形后的修复较为简单。此外，镍铬合金电热丝的辐射率高、不带磁性、耐腐蚀能力好、使用寿命长。镍铬合金电热丝的缺点是运行温度不能达到上一种电热丝的水平。镍铬合金电热丝的制造需要使用镍，这种金属的价格高于铁、铬、铝的价格，因此镍铬合金电热丝的制造成本较高，不利于成本控制。PTC的全称是PositiveTemperatureCoefficient，也就是热敏电阻，它是将导电材料经过复合烧结而成的一种电热元件。PTC电热元件是继电热丝之后出现的一种电热元件，受限于居里温度的限制，只能在350℃以下的加热中使用，应用于各种小功率低温电热设备。PTC电热元件的优点是加热时无明火，加热效率可达70%。PTC电热元件的缺点是抗震性能差、不能随意切割使用，特别是PTC电热元件受居里温度的限制，不能用于350℃以上的加热，因此PTC电热元件在实际生产生活中的应用只能局限在低温加热领域。导电涂料也被称为黑膜，产生于20世纪50年代末，在被喷涂于绝缘材料表面后可以作为电热元件使用。导电涂料本身的用途很多，而作为电热元件的应用较少，它的优点是面状加热、散热面积大、抗震性能好，但缺点是发热层易脱落，且只能适用于200℃以下加热。电热膜是近年来新兴的一种电热元件，它是吸取了PTC和导电涂料两种电热元件的特点制造而成的。电热膜目前主要应用在室内取暖和环境温度保持等方面，如建筑物取暖、育雏室保温等。电热膜的优点是无明火加热、面状加热、热阻少、导热快、使用寿命长，且易于切割和分离，特别是电热膜的电能转换效率高达90%、热能损失小。电热膜的缺点是升温速度慢、加热温度尚不能达到较高数值，停电后热量消散速度快。