Современные технологии нагрева
Телефон в Днепропетровске:
8(056) 373-58-69, 770-46-93
Электронная почта: stn@optima.com.ua

Наука и производство

Ленточные аморфные металлические нагреватели.

1. Введение

Широко используемые в современной практике металлы и сплавы имеют кристаллическую структуру, характеризующуюся наличием дальнего порядка в расположении атомов и молекул. Вместе с тем аморфные металлические сплавы (металлические стекла) находят все большее применение в электротехнике, системах безопасности, медицине и т.д. Их получают методом быстрой закалки из расплава (скорость охлаждения достигает 106 0С в секунду). При таких гигантских скоростях охлаждения расплав не успевает кристаллизоваться, и его структура напоминает замороженную жидкость. Аморфная структура характеризуется отсутствием дальнего порядка в расположении атомов, что предопределяет уникальные электрические, магнитные и механические свойства.

Копания ООО «СТН» разработала совместно с группой израильских ученных новое применение аморфных металлических лент в качестве низкотемпературных нагревателей. Нагревательные системы с использованием аморфной металлической ленты защищены 4 патентами практически во всех развитых странах мира. Ниже приводятся типичные свойства аморфных лент и примеры их использования в нагревательных системах.

2. Типичные свойства

3. Почему аморфный ленточный нагреватель лучше, чем проволочный (кабель)?

Мощность, передаваемая нагревателем в окружающую среду определяется формулой:

Р = h*S*(Th –Tamb),
где P- мощность, h – коэффициент теплообмена между нагревателем и средой, S – площадь поверхности нагревателя .Th – температура нагревателя, Tamb – температура окружающей среды. Одну и ту же мощность можно получить при малой площади поверхности и высоком перепаде температур и наоборот.

4. Сравнение температуры проволоки (кабеля) и аморфной ленты при одинаковой мощности нагревателя.

Как видно из таблицы температура проволочного (кабельного) нагревателя намного выше температуры ленточного при одной и той же мощности (данные в таблице относятся к аморфной ленте и проволоке (кабелю), нагреваемые в спокойном воздухе).

5. Почему аморфная металлическая лента хороший низкотемпературный нагревательный элемент?

Ограничительными факторами являются:

  1. Температура кристаллизации в твердом состоянии, выше которой происходит переход в кристаллическое состояние и резко падает удельное сопротивление
  2. Температура охрупчивания материала, при которой резко ухудшаются механические характеристики материала вплоть до его разрушения


6. Расчет нагревательного мата «СТН»

Расчет электрического сопротивления:
R = V2/P
где V – напряжение, Р – мощность

Конструирование сопротивления:
R = p*L/A
где p удельное сопротивление, L – длина, А – площадь поперечного сечения ленты


7. Конструкция обогреваемого пола

8. Оценка температуры нагревателя

P = S*(Th – Tamb)/r
где Р – мощность, S – площадь поверхности нагревателя,
Th – температура нагревателя, Tamb – температура окружающей среды,
r – Термическое сопротивление теплообмена
r = d1 / k1 + d2 / k2 +1/h
где k – теплопроводность слоя, d - толщина слоя,
h – Коэффициент теплопередачи

9. Сравнение температур кабеля и ленты при обогреве паркетных полов

Толщина паркета 14 мм
Плотность паркета 585 кг/мм3

Теплопроводность паркета 0.27 Вт/м0С
Теплоемкость паркета 2212 Дж /кг0С
Плотность теплового потока 120 Вт/м2
Коэффициент заполнения 0.3 (лента)
0.02(кабель)
Температура пола 230С
Температура нагревателя 280С (лента)
920С (кабель )

Выписка из протокола испытаний

Наименование показателя (характеристика) продукции
Номер пункта нормативного документа
Нормативное значение
Фактическое значение
Напряженность магнитного поля на частоте 50Гц на протяжении смены (8часов), мкТл
4.3.2
1,75
0,9
Напряженность электрического поля на частоте 560Гц на протяжении смены (8часов), В/м
4.4.1
1000
210

Результаты испытаний системы нагревательной теплый пол «СТН» модель 300050.2 и системы нагревательной наружного применения модель 250050.3

Нормативный документ: «Государственные санитарные нормы и правила при работе с источниками электромагнитных полей» № 203/7524 от 13 марта 2003года.
Измерения электромагнитного поля проводились прибором ПЗ-50В


Выводы

1. Магнитное поле, генерируемое нагревательными матами «СТН» очень мало. На расстояниях больше чем 1см магнитное поле от нагревательного мата пренебрежимо мало.
2. Электрическое поле генерируемое нагревательным матом намного ниже нормативного значения 1000 В⁄м. Электрическое поле падает обратно пропорционально расстоянию от нагревательного мата.

Нагревательные маты «СТН» полностью безопасны в отношении создаваемых ими электромагнитных полей.