[实用新型]一种能够承载高热流密度的发热线

说明书

技术领域

本实用新型涉及发热产品技术领域，具体涉及用于空调制冷、管道保温、建筑采暖等需要电加热的地方，其产品主要体现在电发热线、电发热带、及其它形状的发热装置。

背景技术

电发热线或电发热带是在空调制冷、管道保温、建筑采暖等许多领域都会应用到的常用电加热产品，其种类有许多，但原理都相似，与其它合成橡胶相比，硅橡胶具有导热性能好、柔软性，耐高温、耐老化、电气绝缘性能好等优点。硅橡胶发热线是以硅橡胶作为包覆材料，以各种合金等为发热体，经橡胶挤出机挤出硫化成型。普通硅橡胶的导热性能较差，导热系数通常只有0.2W/(m·K)左右，加入导热填料是一种可提高硅橡胶的导热性能的方法。一般常用的导热填料有：金属粉末、金属氧化物、氮化物等材料。A.Nakano等人用含Al₂O₃是硅橡胶的3倍时制作电子元器件的导热层，材料的导热系数可达2.72W/(m·K)；汪倩等人发现在RTV硅橡胶中添加SiC，导热系数可达2.7W/(m·K)，目前研究表明导热系数的提高程度与填料品种、粒径及其分布有关。

利用现有的硅橡胶发热线，在实践中发现：硅橡胶发热线绕在被加热体上进行加热时，其不与被加热体相接触一侧的温度会远高于与加热体相接触一侧的温度，且硅橡胶绝缘层越厚，二者温差就越大。这是因为硅橡胶相对较低的导热系数所致，尽管复合材料的硅橡胶比纯硅胶导热系数提高了4～10倍，甚至更高，但总体而言还是小于普通金属一个甚至几个数量级。由于硅橡胶的耐温程度有限，因此一般要求使用过程中最高点的温度低于200℃，受两侧温差所限，硅橡胶发热线的额定工作热流密度降低。这样就使得传统的发热线在加热过程中热量的损失比较严重，浪费了能源；而且绝缘层长期处于高温状态下也比较容易老化受损，降低发热线的使用寿命，同时还增加了在额定热量需求下的发热线使用量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种实现方法简单、效果好、能够承载高热流密度的发热线。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种具有能够承载高热流密度的发热线，当然也包括发热带及其它形状的发热装置，其结构包括电阻丝和绝缘层，绝缘层包裹在电阻丝外面，其特征在于：所述发热线还包括由高导热系数材料制成的外包层，外包层紧紧包裹在绝缘层外面；所述外包层为在相同温度下导热系数大于绝缘层之导热系数的材料，也就是说，只要具有足够的延展性能够包裹到发热线的绝缘层外面，且导热系数大于绝缘层的材料，都可以用于制作成外包层。

进一步地，所述外包层为金属箔，通常金属箔既具有高导热系数，又有足够的延展性，因此是用于制作外包层的较理想材料。

进一步地，所述外包层为金箔、银箔、铝箔、铜箔、锡箔、铁箔、镍箔或锌箔等。

本实用新型通过在传统发热线的绝缘层外面包裹一层由导热系数大于绝缘层导热系数的材料制成的外包层，通过该外包层将绝缘层的热量传递回被加热体，从而可提高发热线的整体导热系数，强化发热线整体传热性能，降低内外侧的温度差，在没有保温层的情况下，既可降低能量损耗，提高能源利用效率，起节约能源之功效，又可延长发热线的使用寿命。由于可增加单位长度发热线所承载的热量，从而减少发热线的使用量，及被加热体的加热面积。

附图说明

图1为本实用新型发热线的结构示意图；

图2为本实用新型发热线横截面的结构示意图；

图3为本实用新型发热带的结构示意图；

图4为两种发热线在相同热流密度下内外侧温差曲线图；

图5为两种发热线在不同热流密度下的内外温度差曲线图；

图6为两种发热线不同热流密度下的稳定时间曲线图；

图7为两种发热线外表面温度与热流密度的关系曲线图。

图中，1为电阻丝，2为绝缘层，3为外包层。

具体实施方式

本实施例中，参照图1、图2和图3，所述能够承载高热流密度的发热线，当然也包括发热带，其结构包括电阻丝1、绝缘层2和外包层3，绝缘层2包裹在电阻丝1外面，外包层3紧紧包裹在绝缘层2外面；电阻丝1为康铜合金，绝缘层2为硅橡胶，外包层3采用铝箔，当然金箔、银箔、铝箔、铜箔、锡箔、铁箔、镍箔、锌箔等，或者其它导热系数高于硅橡胶导热系数的材料也可作为外包层。