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電極：熱式行業(yè)的未來(lái)的改變

閱讀：1354 發(fā)布時(shí)間：2013-07-19

　　市場(chǎng)上有大量的祼露元件熱水器，并且都是產(chǎn)品。中國(guó)裸露元件熱水器品牌有：法恩貝、諾克司、飛羽、奇帝、富紳等品牌；而德國(guó)的即熱熱水器基本都是這種技術(shù)，也是這種技術(shù)的發(fā)明國(guó)，品牌有：伯爾樂(lè)、斯帝博、斯寶亞創(chuàng)等。
　　
　　使用裸絲加熱在即熱熱水器中有先天優(yōu)勢(shì)，即熱產(chǎn)品功率大、體積小，傳統(tǒng)金屬電熱管熱阻高、熱慣性大等問(wèn)題，導(dǎo)致易燒機(jī)并且恒溫不好控制，而祼露電熱絲加熱由于發(fā)熱絲直接與水接觸，所以不存在金屬電熱管的上述問(wèn)題。德國(guó)的即熱熱水器產(chǎn)品都由金屬電熱管改為裸絲加熱。裸絲對(duì)技術(shù)要求更高，由于電解反應(yīng)對(duì)材料要求也高，所以注定是做產(chǎn)品。
　　
　　電極加熱與祼露電熱絲加熱的異同
　　
　　相同點(diǎn)：都是把電熱元件直接浸在水中加熱，其絕緣等級(jí)和防電方法都是一樣的。
　　
　　不同點(diǎn)：裸絲加熱主要利用電熱絲的電阻來(lái)加熱，水中離子加熱只占極小部分；而電極式是*依賴水中離子加熱。所以祼絲加熱有可能干燒而損壞機(jī)器，而電極式加熱溫度不超過(guò)水的沸點(diǎn)，也不可能干燒。
　　
　　電極加熱由于加熱方法不同導(dǎo)致的問(wèn)題：1、電極加熱必須要考慮水電解產(chǎn)生氫氧混合氣體爆炸問(wèn)題。2、電極式熱水器的功率也依賴水質(zhì)，必須通過(guò)結(jié)構(gòu)特別設(shè)計(jì)滿足安規(guī)對(duì)功率偏差的要求。3、電極式熱水器必須考慮電極材料電解對(duì)人和環(huán)境的影響。
　　
　　除上述三個(gè)問(wèn)題外，在安全方面，電極加熱是*等同或高于祼露絲加熱的，而且電極加熱也應(yīng)該屬于祼露元件加熱范圍。
　　
　　電極式即熱熱水器的試驗(yàn)及理論計(jì)算
　　
　　1、關(guān)于水電解問(wèn)題：
　　
　　概念：當(dāng)空氣中氫氣含量在4%～72%（體積份數(shù)）時(shí)遇火會(huì)爆炸；空氣中本身氫氣含量為0.9%；1C（庫(kù)侖）=1A.S；（一個(gè)電子電量）e=1.6*10-19C；（水電解化學(xué)表達(dá)式）2H2O=2H2+O2;1mol（摩爾）=6.02*1023個(gè)；1mol氫氣體積=22.4L；1m3=1000L。
　　
　　下面我們計(jì)算一下在一個(gè)只有2平方米*密封的房間使用6000W熱水器多久會(huì)引起氫爆炸：
　　
　　假設(shè)：我們假設(shè)每一個(gè)電子都被水中氫離子得到而生成氫氣；假設(shè)在只能容納一個(gè)人的2平米的*不透氣的玻璃容器中洗澡，則計(jì)算得：
　　
　　玻璃容器體積：S*H=2m2*2.8米=5.6m3=5600L
　　
　　產(chǎn)生多少體積的氫達(dá)到zui低爆炸極限：5600L*（0.04-0.009）=173.6L
　　
　　一小時(shí)電子流通量：Q=I*t=（6000W/220V）*3600秒=9.8*104C
　　
　　因?yàn)閑=1.6*10-19C則1C=6.25*1018e,
　　
　　則電子個(gè)數(shù)為：9.8*104C*6.25*1018e=6.125*1023個(gè)
　　
　　產(chǎn)生的氫分子個(gè)數(shù)：2H++2e=H2則6.125*1023個(gè)/2=3.07*1023個(gè)
　　
　　一小時(shí)產(chǎn)氫氣體積：（3.07*1023個(gè)/6.02*1023個(gè)/mol）*22.4L/mol=11.4L
　　
　　達(dá)到zui低燃燒或爆炸極限濃度的時(shí)間：173.6L/11.4L/小時(shí)=15小時(shí)
　　
　　結(jié)論：經(jīng)如上理論計(jì)算和實(shí)際上進(jìn)行的一些條件測(cè)試，都證明這種即熱式的熱水器是不會(huì)因水解而產(chǎn)生危險(xiǎn)，因?yàn)闆](méi)有誰(shuí)會(huì)在*不透氣的玻璃容器里連續(xù)洗15個(gè)小時(shí)的澡。而且實(shí)際上絕大多數(shù)的電子與水中的雜質(zhì)正離子結(jié)合，只有少量與氫離子結(jié)合產(chǎn)生氫氣，并且交流電場(chǎng)下會(huì)發(fā)生逆反反應(yīng)，實(shí)際情況可能要數(shù)百小時(shí)才能積聚這么多氫氣。
　　
　　關(guān)于電極式熱水器的功率問(wèn)題：
　　
　　經(jīng)過(guò)樣機(jī)的測(cè)試結(jié)果，以及用全國(guó)各大省區(qū)自來(lái)水的測(cè)試結(jié)果，此種熱水器在調(diào)整到預(yù)設(shè)功率后，一分鐘內(nèi)可達(dá)到穩(wěn)定功率（水有NTC性質(zhì)），穩(wěn)定后保持波動(dòng)在1A左右，由于水的NTC性質(zhì)，使剛開(kāi)始的沖擊電流小，這種性質(zhì)更有利于器具的壽命，比PTC陶瓷加熱器好得多。熱水器通過(guò)調(diào)整電極片間距和作用面積的方式調(diào)整功率，配合電子顯示功能使用戶很方便的調(diào)到想要的檔位，能滿足全國(guó)水質(zhì)要求。電流過(guò)高或水質(zhì)太差時(shí)，電路在0.1秒內(nèi)就會(huì)跳閘，保證安全。
　　
　　結(jié)論：利用NTC性質(zhì)的自來(lái)水加熱性能還高于傳統(tǒng)加熱方式，功率偏差也能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。
　　
　　電解條件下電極材料的環(huán)保問(wèn)題：
　　
　　本電極式熱水器使用石墨電極，石墨就是碳的同素異構(gòu)體，這種材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不發(fā)生氧化反應(yīng)，也沒(méi)有毒性，是自然界中zui普遍的元素。由于其化學(xué)惰性，用作電極材料時(shí)損耗非常小，經(jīng)測(cè)試zui大額定功率下其損耗率僅為0.005克/升，在自來(lái)水標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定溶解性總固體含量為1克/升，所以可忽略其對(duì)水質(zhì)的影響。
　　
　　結(jié)論：電極材料不會(huì)對(duì)人和環(huán)境構(gòu)成任何影響，由于其是自然界中zui普遍的元素，所以比其它電熱材料都要環(huán)保，節(jié)約資源。

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