494 电加热管研发实例-绝缘导热填充材料
494 电加热管研发实例-绝缘导热填充材料
电加热管中导热绝缘填充材料的基本要求是导热性好,绝缘性好,高温下性质稳定,与电热丝及管套材料等相容性好等。
目前电加热管中常用的导热绝缘填充材料有氧化铝、石英砂、氧化镁等,其中氧化镁应用最广泛(结晶完好的氧化镁不与水、碳酸气等反应,适于低中高各温区,尤其在温度高于400℃时)。
氧化镁基本特性
氧化镁:MgO,分子量40.311,晶格常数a=4.212;密度3.6~3.8g/cm3,导热系数(热导率,25℃)26~36W/(m.℃),比热0.8~0.9kJ/(kg.℃),热膨胀系数(25℃)1.38*10-5℃-1。
氧化镁类型
氧化镁类型很多,电加热管中宜选用电工级的电熔结晶氧化镁。
电熔结晶氧化镁是将菱镁矿在2800℃左右电弧熔化,得到大块结晶氧化镁,再经粉碎、研磨、筛分、磁选等得到电熔结晶氧化镁粉,纯度可达96%以上。
细分类型中,又有普通型(吸水率<1.5%)、低温防潮型(吸水率<0.05%)、中温防潮型(吸水率<0.1%)、高温型(吸水率<0.1%)等,可根据电加热管工作条件具体选用。
氧化镁防潮及电阻率
氧化镁具有较强的吸潮性,吸潮较多时影响导热和绝缘性能。
氧化镁生产后放置一年以上时,可在500℃下干燥4小时以上;短期保存时,使用前可在150℃下干燥1小时以上。
电加热管中氧化镁电阻率不应低于如下值:
5.0*109Ω.cm(600℃)
1.5*109Ω.cm(700℃)
3.0*108Ω.cm(800℃)
8.0*107Ω.cm(875℃)
5.0*107Ω.cm(900℃)
1.4*107Ω.cm(975℃)
1.0*107Ω.cm(1000℃)
3.0*106Ω.cm(1100℃)
氧化镁粉的粒度及配比
氧化镁粉粒最好是圆颗粒,颗粒尺寸通常用目来表示;目的含义为1平方英寸内筛网的网孔数,如100目即1平方英寸内有100个网孔;颗粒目数越大,则颗粒尺寸越小。
氧化镁粉粒过小时,易吸潮;过大时,在缩管压实时易伤电热丝,因此颗粒尺寸要适宜,且需要不同尺寸的颗粒有适宜的配比,便于注粉及后续压实获得较好的效果。
通常粗粉(40~100目)可占约40%,中粉(100~200目)可约占40%,细粉(200~325目)可约占20%(均指质量分数)。
电加热管管径不同,氧化镁颗粒及配比也有所不同,如:
电加热管直径6~8mm时,粗粉(60~140目)可约75%,中粉(140~200目)约15%,细粉(200~325目)约10%(均为质量分数)。
电加热管直径8~12mm时,粗粉(50~140目)可约76%,中粉(140~200目)约11%,细粉(200~325目)约13%(均为质量分数)。
电加热管直径12~18mm时,粗粉(40~140目)可约88%,中粉(140~200目)约7.5%,细粉(200~325目)约4.5%(均为质量分数)。
氧化镁粉粒当量热导率
氧化镁粉粒的当量热导率低于其纯物质热导率,大小与加粉密度直接相关。
通常要求加粉振实后密度大于2.3g/cm3,缩管压实后应大于3.0 g/cm3(实际可能在2.8~3.2 g/cm3范围内)。
压实密度在1.4~2.2 g/cm3之间时的当量热导率的参考数据如下图所示(1Btu/(ft.h.F)=1.73073W/(m.℃))。
氧化镁粉的当量热导率也随温度变化。压实密度2.85g/cm3时,250℃时其当量热导率约为0.0215kcal/(cm.℃.h),即2.52W/(m.℃);950℃时0.015kcal/(cm.℃.h),即1.76W/(m.℃);该温度区间内平均0.018kcal/(cm.℃.h),即2.1W/(m.℃)
氧化镁粉的当量热导率也随温度变化。压实密度2.85g/cm3时,250℃时其当量热导率约为0.0215kcal/(cm.℃.h),即2.52W/(m.℃);950℃时0.015kcal/(cm.℃.h),即1.76W/(m.℃);该温度区间内平均0.018kcal/(cm.℃.h),即2.1W/(m.℃)(数据来源:搜狐号“@盐城飞宇电热”;www.ycfyhj.com)。