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真空炉
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高温真空炉常用电热元件
  • 时间:2016-06-13 14:21:49    点击:

   高温真空炉常用的电热元件主要是难熔金属电热元件和石墨质电热元件。

   a.难熔金属电热元件

   难熔金属电热元件的形状有三种:

   (1)线材制成的线圈或“之”字形电热元件。这种电热元件与非真空炉所用的电热元件没有什么不同之处,主要是由钼丝制成,线圈一般由直径为2一2.5mm的线材制成,钼丝电热体的工作温度不超过1700℃。“之”字形电热元件是由截面比线圈电热体更大的线材制成的,它们要求更高的强度,在设计时要求炉内真空度不低于0.1一100Pa。

   (2)纤状或棒状电热元件。这种电热元件用于2300℃以下温度,电热体材料主要是钨,有时也用钼(工作温度低于1700℃)。棒的两端铸入铜中,做成凸起部分,借此可使棒固定。每根棒的上端用水冷却的管子通过炉盖引出,头部引出部分用金属弹簧管保持真空密封;棒的下端固定在水冷扇形底盘上,一般钨棒制造的电加热器,沿圆周排列9根棒而组成。

   钎状电热元件的导线是水冷铜管,钎是由直径为5mm的线材制造的,纤状电加热器用12根钨钎组成,沿圆周排列形成圆筒形加热空间。

   钎状和棒状电热元件的主要缺点是:炉内大量水冷导线造成了较大的热损失;不能分成几个加热区按高度调节炉温;一般只有一个加热区的炉子才能用这种电热元件。

   (3)金属薄片状电热元件。电热体材料用钼板或钽板。由于机械加工和焊接方面有困难,一般不用钨板。电加热器呈圆筒形,用3张厚度为0.2mm卷边的薄板组成,下部固定在厚度为2mm的环圆上,每一块金属板上部都焊有(或铆有)薄带,电流由薄带导入电加热器,这些薄带同时把电加热器固定在铜制的水冷导线上。这种电热元件的导热条件最好,因为整个表面都参与了被加热物件的热交换。这种电热元件的缺点与钎状或棒状电热元件基本相同。

   b.石墨电热元件

   除了难熔金属外,石墨是可以和难熔金属相媲美的真空炉电加热器的电热体材料。石墨与难熔金属相比,一个好的性能就是它的电阻随温度变化不大。石墨具有较高的电阻,可以在电热体断面较大的情况下,采用几十伏的电源。一般石墨制的电热元件用于真空度为0.1一100Pa的条件下,其使用极限温度为2200℃。在上述真空条件下,石墨的工作寿命在2300℃时只有几十小时,而在2400一2500℃时只有几个小时。值得指出的是,石墨在低温时导热性良好,而在高温时就下降为低温时的几分之一,所以会造成电热元件中心与外表面间的温度差,从而产生机械应力,导致电热元件损坏。在设计石墨电热元件时应计算其所产生的应力。

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