Kiến thức chung về sự phát triển của hệ thống sưởi điện

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta sử dụng vô số thiết bị điện như ấm điện, nồi cơm điện, máy nước nóng điện, vòi nước điện, chảo rán điện. Trước tiên chúng ta hãy nhìn sơ qua về lịch sử phát triển điện lực.

Hơn hai nghìn năm trước, khi con người lần đầu tiên nhận ra sự tồn tại của điện, họ đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển nó. Từ sự hiểu biết ban đầu về điện đến việc phát hiện ra dòng điện, nghiên cứu của họ từng bước đi sâu hơn, đỉnh cao là việc phát minh ra máy phát ma sát quay đầu tiên trên thế giới vào năm 1660. Tuy nhiên, điều này chỉ tạo ra tĩnh điện, khó áp dụng vào thực tế. Vì vậy, con người có thể tiếp tục khám phá nghiên cứu về điện. Năm 1800, Volta, dựa trên những khám phá sâu hơn về dòng điện vào năm trước, đã phát minh ra loại pin đầu tiên trên thế giới. Năm 1821, Faraday phát minh ra máy phát điện đầu tiên trên thế giới, trở thành cha đẻ của máy phát điện. Năm 1831, dựa trên những phát minh trước đó và những khám phá sâu hơn trong thực tế, Faraday đã phát minh ra máy phát điện đầu tiên trên thế giới có khả năng tạo ra dòng điện liên tục. Các máy phát điện tiếp theo đều được chế tạo dựa trên cùng một nguyên lý cảm ứng điện từ. Kể từ đó, những phát minh của con người về các thiết bị điện đã đạt đến đỉnh cao, đánh dấu sự chuyển đổi từ thời đại của các thiết bị điện lý thuyết sang thời đại của các thiết bị điện thực tế, với nhiều thiết bị thực tế khác nhau lần lượt xuất hiện.

Nguồn gốc và định nghĩa của hệ thống sưởi điện

Khi hiện tượng dòng điện chạy qua dây dẫn có thể tạo ra tác dụng làm nóng được phát hiện, nhiều nhà phát minh trên thế giới bắt đầu nghiên cứu và chế tạo nhiều thiết bị sưởi ấm bằng điện khác nhau, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong sự phát triển của sưởi ấm bằng điện.

Sưởi ấm bằng điện là quá trình chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt và sử dụng nó.

Tổng quan về sự phát triển của ống sưởi điện

Các thiết bị sưởi ấm bằng điện xuất hiện vào thế kỷ 19 vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, xuất hiện khá thô sơ so với các sản phẩm hiện đại. Các ứng dụng đầu tiên của họ chủ yếu được sử dụng trong gia đình.

Năm 1859, ông Simpson chế tạo ống sưởi điện đầu tiên trên thế giới và nhận được bằng sáng chế cho nó. Bộ phận làm nóng này bao gồm một dây kim loại cuộn được bọc bên trong một ống kim loại, với vật liệu cách điện bằng gốm dùng để cách nhiệt ống kim loại với dây kim loại, tạo thành bộ phận làm nóng-đây là ống sưởi điện mà chúng ta biết ngày nay. Do thời đó còn thiếu công nghệ, thiết bị tiên tiến nên phát minh này không thể áp dụng được. Cũng không có dây điện trở thích hợp làm vật liệu làm nóng điện trở; vật liệu duy nhất có thể sử dụng được là dây sắt. Tuy nhiên, dây sắt có điện trở suất rất thấp nên khó tạo ra điện áp cao và dây làm bằng kim loại quý thì cực kỳ đắt đỏ, do đó cản trở sự phát triển.

Nguyên mẫu bàn ủi điện lần đầu tiên xuất hiện ở Hoa Kỳ vào năm 1893, sau đó là việc sử dụng bếp điện vào năm 1909. Những bếp này sử dụng lò sưởi điện, nghĩa là hệ thống sưởi chuyển từ rơm rạ và củi sang điện, từ năng lượng điện sang năng lượng nhiệt. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp thiết bị sưởi điện thực sự diễn ra sau sự phát minh ra hợp kim crom niken- dùng cho các bộ phận làm nóng.

[Hình ảnh]

Năm 1910, Hoa Kỳ đã phát triển thành công bàn ủi điện đầu tiên được làm bằng dây đốt nóng bằng hợp kim niken{1}}crom. Điều này về cơ bản đã cải thiện cấu trúc của bàn ủi điện, dẫn đến sự phổ biến nhanh chóng của nó. Dây đốt nóng bằng hợp kim niken-crom có ​​khả năng chịu nhiệt độ cao và điện trở suất cao, đồng thời đã có sẵn vật liệu cách điện vô cơ nhân tạo. Điều này thiết lập các điều kiện cơ bản để sản xuất các bộ phận làm nóng bằng điện.

Sự phát triển thực sự của các bộ phận làm nóng bằng điện xảy ra trong Thế chiến thứ nhất, khi phương pháp chính để sản xuất chúng là quy trình luyện kim bột. Năm 1917, kỹ sư điện người Mỹ Edwin L. Wiegand đã phát minh ra bộ phận làm nóng điện có vỏ kim loại-đầu tiên trên thế giới và thành lập Wiegand Appliance, một nhà máy mang tên riêng của ông, sử dụng bằng sáng chế của ông.

Năm 1918, General Electric sản xuất một bộ phận làm nóng bằng điện với dây đốt và ống ngoài được gắn đồng tâm, chứa đầy vật liệu cách điện dạng bột. Phương pháp này sử dụng một ống kim loại chứa một cuộn dây đốt nóng xoắn ốc đồng tâm được bao quanh bởi vật liệu cách điện dạng bột; cuộn dây được cố định ở giữa ống. Phần tử này sau đó được tạo ra bằng cách kéo, nén hoặc buộc ống. Tuy nhiên, phương pháp này không thành công do thiếu máy móc hoặc phương pháp sản xuất phù hợp.

Đến năm 1925, sản phẩm có bộ phận làm nóng bằng điện lắp trong nồi xuất hiện ở Nhật Bản, trở thành nguyên mẫu của nồi cơm điện hiện đại. Trong thời kỳ này, các sản phẩm sưởi ấm bằng điện công nghiệp như lò điện dùng trong phòng thí nghiệm, lò nấu chảy keo và bộ tản nhiệt cũng ra đời.

Từ năm 1910 đến năm 1925, sự xuất hiện và ứng dụng rộng rãi của nhiều loại thiết bị sưởi điện trong gia đình và công nghiệp phát triển nhanh chóng, đặc biệt là trong lĩnh vực hộ gia đình. Thời kỳ này chứng kiến ​​sự phát triển lớn trong lịch sử của các thiết bị sưởi điện bằng nhôm đúc và đồng đúc, đồng thời việc phát minh ra hợp kim crom niken- đã đặt nền móng cho sự phát triển của ngành công nghiệp thiết bị sưởi điện. Mặc dù các ứng dụng mới sau những năm 1920 ít hơn so với giai đoạn trước, nhưng tất cả các loại thiết bị sưởi điện đều được thiết kế lại và cải tiến liên tục, đánh dấu một bước tiến đáng kể trong lịch sử của các thiết bị sưởi điện. Trong các thiết bị sưởi điện gia dụng, nhiều thiết bị khác nhau được thiết kế để có tính thẩm mỹ cao hơn, bền hơn và chắc chắn hơn, đồng thời có tính năng điều khiển nhiệt độ và thời gian tự động nhất, giúp chúng dễ sử dụng. Đồng thời, các vật liệu dùng trong sản xuất cũng được cải tiến, chẳng hạn như sử dụng dây crom niken-loại A chất lượng cao và magie oxit hoặc bột magie oxit làm vật liệu cách nhiệt.

Sau những năm 1940, do những tiến bộ trong khoa học và công nghệ Mỹ, chi phí điện năng thấp hơn và thu nhập tăng lên từ sự phát triển kinh tế, các thiết bị sưởi ấm bằng điện bắt đầu bước vào giai đoạn được áp dụng rộng rãi. Theo dữ liệu, tỷ lệ thâm nhập của bàn là điện trong các hộ gia đình Mỹ đã vượt quá 90% trong thời gian này.

Ở châu Âu cho đến giữa những năm 1950, các phương pháp được sử dụng khá phức tạp dẫn đến chi phí cao. Chỉ sau khi Burton Kanthal thúc đẩy quy trình sản xuất máy móc do ông Oakley thiết kế đặc biệt cho thị trường Mỹ thì việc ứng dụng và sử dụng rộng rãi các bộ phận làm nóng bằng điện mới trở nên phổ biến trên toàn thế giới nhờ những tiến bộ trong thiết bị sản xuất.

Bên cạnh các phương pháp sản xuất nói trên, còn có quy trình Beck và quy trình bẻ ống. Năm 1926, CW Beck người Na Uy đã đi tiên phong trong phương pháp sản xuất các bộ phận làm nóng bằng điện. Điều này liên quan đến việc chuyển đổi magie kim loại nguyên chất thành magie hydroxit (Mg(OH)₂) dưới áp suất cao và hơi nước ở nhiệt độ cao. Điều này liên quan đến việc xoắn một dây điện trở bên trong ống magiê hoặc tạo hình hai dải magiê và đặt dây điện trở vào giữa chúng. Sau đó, dây điện trở và ống (hoặc dải) magiê được đặt bên trong vỏ kim loại và chịu nhiệt độ cao (khoảng 20-30 atm hơi nước). Dưới tác dụng của hơi nước quá nhiệt, magie kim loại được chuyển thành Mg(OH)₂ và thể tích của nó tăng lên đáng kể. Điều này sẽ cố định dây điện trở ở giữa và bọc nó hoàn toàn bằng magie hydroxit. Sau đó, để chuyển magie hydroxit thành MgO, nguyên tố này phải trải qua quá trình ủ.

Một phương pháp khác, được sử dụng trong nhiều năm, đặc biệt là ở Thụy Sĩ và Đức, bao gồm việc bọc cuộn dây điện trở trong một ống gốm, tương tự như việc sử dụng các hạt cách điện truyền thống như bột talc. Dây điện trở và ống cách điện được bọc thép bên trong vỏ ống kim loại. Khoang bên trong cuộn dây điện trở được lấp đầy bằng vật liệu cách điện nghiền nát để ngăn dây điện trở bị dịch chuyển trong quá trình xử lý tiếp theo. Để cải thiện hơn nữa khả năng dẫn nhiệt giữa dây điện trở và vỏ kim loại, bộ phận làm nóng bán thành phẩm được rèn, cuộn hoặc nén để giảm đường kính ngoài, khiến ống gốm bị nghiền nát trong quá trình xử lý; đây được gọi là phương pháp ống nghiền. Một số phương pháp này vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay và thực tế là các phương pháp chế tạo các bộ phận làm nóng.

Vào cuối thế kỷ 20 và 21, ống sưởi điện đã đạt đến độ trưởng thành và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm các ứng dụng dân dụng, công nghiệp và quân sự. Ví dụ, hầu hết các thiết bị gia dụng nhỏ như ấm điện, cốc nước điện, bàn là điện và lò nướng điện chủ yếu sử dụng các bộ phận làm nóng bằng điện; trong khi máy sưởi không gian, máy sưởi trong phòng tắm và một số máy sưởi khác sử dụng bộ phận làm nóng điện bằng sợi carbon hồng ngoại xa. Sự ra đời của các bộ phận làm nóng bằng điện và sự trưởng thành không ngừng của công nghệ, cùng với sự tồn tại-của-nguyên tắc phù hợp nhất giữa các nhà sản xuất, đã dẫn đến sự phát triển liên tục và tung ra thị trường rộng rãi các sản phẩm ngày càng tinh vi, mang lại tốc độ, sự tiện lợi, đơn giản và an toàn cho cuộc sống và công việc của con người. Trong những năm gần đây, các nhà sản xuất bộ phận làm nóng bằng điện cho các thiết bị gia dụng nhỏ thường hoàn thành phần công việc này trước thời hạn. Ví dụ, khi sản xuất phụ kiện cho các nhà sản xuất bàn ủi hơi nước, họ đã phát triển từ việc cung cấp các bộ phận làm nóng bằng điện đơn giản sang cung cấp trực tiếp các thiết bị tạo hơi nước. Ngày nay, các nhà sản xuất bộ phận làm nóng bằng điện cũng có thể cung cấp các bộ phận làm nóng bằng điện kết hợp như bộ phận làm nóng bằng điện tức thời.

Hơn một thế kỷ đã trôi qua, các bộ phận làm nóng bằng điện đã phát triển đáng kể, với vô số chủng loại. Sự phát triển của các bộ phận làm nóng bằng điện đã phát triển từ việc thay thế thiết bị đơn giản đến việc đóng một vai trò quan trọng trong thiết bị.

Tổng quan về sự phát triển của thiết bị sưởi điện ở nước ta Trước giải phóng, do bị đế quốc xâm lược và cai trị phản động, ngành công nghiệp thiết bị sưởi điện ở nước ta còn vô cùng lạc hậu, chỉ phát triển ổn định sau khi giải phóng. Vào cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960, các bộ phận làm nóng bằng điện bắt đầu xuất hiện và phát triển nhanh chóng ở nước ta. Năm 1958, đất nước tôi thành lập nhà máy sản xuất bộ phận làm nóng bằng điện đầu tiên-Nhà máy Thiết bị làm nóng bằng điện Thượng Hải, nhà sản xuất bộ phận làm nóng bằng điện sớm nhất trong nước. Sau đó, các nhà máy sản xuất bộ phận làm nóng bằng điện được thành lập trên khắp cả nước, đạt đỉnh điểm vào năm 2008. Hiện tại, theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, có hơn 10 nghìn nhà sản xuất bộ phận làm nóng bằng điện ở nước tôi, bao gồm-các công ty nổi tiếng như Zhongri Electric Heat, Hàng Châu Kawai, Hàng Châu Zopas, Trấn Giang Đông Phương Điện Sưởi, Sông Seine Ninh Ba và Thường Châu Ximate. Ngày nay, sau nhiều thập kỷ phát triển không ngừng, các sản phẩm bộ phận làm nóng bằng điện được sử dụng trong nhiều loại thiết bị gia dụng, bao gồm máy nước nóng điện, lò vi sóng, lò nướng, thiết bị nhà bếp điện, ấm điện, máy rửa chén, tủ lạnh, máy sấy và điều hòa không khí. Đặc biệt, trong những năm gần đây, sự đa dạng, số lượng và tỷ lệ thâm nhập ứng dụng của các bộ phận làm nóng bằng điện đã có sự tăng trưởng nhanh chóng. Do sự phát triển của xã hội, cơ cấu sản phẩm của ống sưởi điện cũng phát triển cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ ứng dụng sưởi điện, công nghệ kỹ thuật, công nghệ vật liệu và công nghệ thiết bị. Đặc biệt trong thị trường bộ phận làm nóng bằng điện đang phát triển nhanh chóng hiện nay, ống sưởi điện, với tư cách là sản phẩm đại diện chính trong dòng sản phẩm bộ phận làm nóng bằng điện, ngày càng trở nên phổ biến và phổ biến trên thị trường. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều khía cạnh và vấn đề chưa đạt yêu cầu trong nghiên cứu kỹ thuật, quy trình sản xuất và sử dụng thực tế ống sưởi điện và các sản phẩm của chúng, đòi hỏi sự nỗ lực chung của các nhân viên kỹ thuật có liên quan, cơ quan chính phủ, tổ chức nghiên cứu, trường đại học và doanh nghiệp sản xuất. Vì vậy, thời đại thay đổi và tiến bộ công nghệ là nguyên nhân cơ bản cho sự phát triển trực tiếp của ống sưởi điện và cũng đóng vai trò tích cực trong việc thúc đẩy các doanh nghiệp sản xuất ống sưởi điện.

Lý do cho sự phát triển nhanh chóng của ống sưởi điện Việc sử dụng rộng rãi các ống sưởi điện là điều hiển nhiên đối với tất cả mọi người. Thị trường cung cấp nhiều loại ống sưởi điện và phạm vi ứng dụng của chúng không ngừng mở rộng. Theo các nhà phân tích có liên quan, một trong những nguyên nhân dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của ống sưởi điện là do thiết bị sưởi ống sưởi điện có những ưu điểm đáng kể so với các thiết bị sưởi ấm khác. Vì vậy, ống sưởi điện mọc lên như nấm sau mưa. Dưới đây là một số tóm tắt đơn giản về lý do cho sự phát triển nhanh chóng của ống sưởi điện.

Ⅰ. **Quy trình sản xuất đơn giản:** Mặc dù quy trình sản xuất ống sưởi điện tuy đơn giản nhưng đòi hỏi sự chú ý tỉ mỉ đến từng chi tiết. Các thành phần cốt lõi nằm ở dây điện trở trong, bột magie và ống dẫn; chất lượng của những vật liệu này quyết định trực tiếp đến chất lượng của ống sưởi.

**Chi phí thấp:** Ống sưởi điện không đắt tiền, chủ yếu sử dụng thép không gỉ, mang lại tính dẫn điện tuyệt vời. Về lâu dài, điều này có thể giảm đáng kể chi phí hoạt động cho doanh nghiệp.

**Thao tác dễ dàng và thuận tiện:** Ống sưởi điện sử dụng đơn giản. Đơn giản chỉ cần kết nối chúng với điện để sưởi ấm. Hiệu ứng nhiệt của dòng điện nhanh chóng làm tăng nhiệt độ lên mức mong muốn, thuận tiện hơn nhiều so với các phương pháp sưởi ấm truyền thống.

**Hiệu suất cao:** Ống sưởi điện chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt. Điện áp có thể điều chỉnh được và nhìn chung chúng có thể đáp ứng các yêu cầu về nhiệt độ-cao của chúng tôi.

**Xu hướng phát triển của ống sưởi điện:** Sự phát triển của ống sưởi điện cũng theo xu hướng tương tự như các ngành công nghiệp khác. Nó từng bước được quảng bá từ các nước tiên tiến đến các nước trên thế giới; nó dần dần phát triển từ thành phố đến nông thôn; nó phát triển từ việc sử dụng tập thể đến việc sử dụng của gia đình và cá nhân; các sản phẩm đã liên tục phát triển từ các cấu trúc đơn giản đến các cấu trúc phức tạp và phức tạp; chúng đã phát triển từ chức năng đơn lẻ thành đa chức năng-và đang dần hướng tới sự phát triển thông minh; các sản phẩm đã phát triển từ cấp thấp-đến cấp cao-.