在工业生产的加热、干燥、固化等环节中,红外线辐射加热器一直因其稳定、高效等特点被广泛使用。但是往往我们在加热器的选型中只能依据经验或者是借鉴国外厂家的使用,并没有具体规范的指标进行产品的选型,此次我们选择了几款市面上常见的石英红外线加热器进行产品性能测试对比,在几个关键指标处进行测试,希望能给使用厂商在红外线加热器的选型中提供一定的参考。
测试加热器品牌:
项目一:响应速度
加热器响应速度越快,在生产工程中节省的时间更多,则生产效率也会大幅提升,加热器的响应速度与加热器电阻丝、石英管、热电偶等配件的性能质量往往挂钩,所以是对比加热器质量重要的一项指标。
(上图左侧为TQS加热器,右侧为Y品牌加热器)
(上图右侧为TQS加热器,左侧为S品牌加热器)
TQS 与Y品牌比对的两款产品型号分别为TQS产品 375W 230V,Y品产品400W 230V,在额定电压下启动。由热成像图可知,在前120秒时间里,与Y品牌产品对比,即使在功率较低的情况下,TQS加热器具有更快的启动速度。与S品牌产品对比,加热器在同等功率条件下(300W),TQS加热器的启动时间同样更快。
项目二:加热效率与加热均匀性
加热均匀性与加热效率在实际生产中也属于重要指标,温度更高的加热器能适配更多的产品,而均匀性能更好的保证需加热物体的加热一致性,不会产生部分部位加热不足的现象。
由上热成像图可知,在同等输入功率条件下,TQS产品相比S品牌加热器加热范围更广(图中红色区域面积更大),输出的能量更多,转化效率更高,且可以达到的温度更高,均匀度更好。
TQS与Y品牌产品比对,可见在同等输入功率条件下,Y品牌的产品可达的温度更高,最高温度高出约25℃,平均温度高出约23℃,且两款产品的辐射范围相似。这主要得益于Y品牌产品内置有隔热棉保温层,利于温度在表面集中,温度自然更高,但相应加装隔热棉后产品稳定性会下降,且加热速率会降低。
项目三:加热器辐射范围
三款加热器功率设定在300W,对不锈钢网上的A3纸进行辐射加热,加热距离135mm,加热5分钟后,使用热成像仪拍摄纸张温度分布情况,侧面了解加热器的辐射范围。
由下表温度数据可知,TQS产品的红外线辐射氛围最广,其次是Y品牌产品,最后是S品牌产品。(在相同的辐射测量区域范围内,TQS产品加热纸张时,纸张的表面的平均温度最高,说明TQS产品的加热效率更高,同时,温度分布范围更广。)
项目 |
顶部温度/℃(Line1) |
底部温度/℃(Line2) |
右边温度/℃(Line3) |
左边温度/℃(Line4) |
表面最高温度/℃ |
TQS |
64.3 |
67.3 |
67.3 |
68.0 |
86.9 |
Y品牌 |
64.0 |
65.8 |
65.9 |
62.6 |
84.7 |
S品牌 |
59.0 |
57.9 |
63.0 |
59.7 |
78.9 |
(从左往右分别为Y品牌加热器、TQS加热器、S品牌加热器)
上图三个产品比对可知,TQS的中心区域(小圆范围内)发白,且白色方块更多,表示温度更高;周围区域(小圆与大圆之间区域),红色方块分布更多,表示温度更均匀,辐射范围更广,这主要得益于TQS产品的外形设计;而对比萨莱米产品,无白色方块,且红色方块集中在中心,说明辐射范围小,周围温度显著降低。
项目四:加热器组件质量
已知几款加热器的金属外壳都是合金材料,TQS及S品牌产品的金属外壳表面有特殊镀层保护,加热实验后仍保持原样,无生锈、变色等问题,而Y品牌加热器仅经过测试加热,金属已变色,持续使用可能存在生锈问题。
(从左往右分别为Y品牌、TQS、S品牌)
2、电阻丝
不同厂家产品的电阻材质未知,但是均采用螺旋缠绕的方式穿过石英管。电阻丝的直径如下表。电阻丝直径越大,意味着在使用过程中,越难熔断,这对产品的使用寿命有直接影响。
项目 |
TQS |
S品牌 |
Y品牌 |
热电偶直径 |
0.58mm |
0.4mm |
0.6mm |
螺纹外径 |
3.0mm |
3.0mm |
5.0mm |
螺纹长度 |
440mm |
660mm |
770mm |
从电阻丝长短角度看,Y品牌产品的电阻丝最长(7组石英管均有电阻丝贯穿),电阻丝螺旋缠绕的直径更大,TQS与S品牌两者相近。初略估算,S品牌产品的电阻丝长度约为TQS产品、S品牌产品的两倍。在同等输入功率的条件下,电阻丝越长,意味着能量越分散,通电时单位长度的电阻丝所能达到的温度越低。侧面说明,Y品牌加热器的电阻丝性能较差。
3、线路连接
电阻丝与电源导线的连接点,为一个容易故障的点,如果接触不良,易熔断,导致产品失效。因此,在该连接点上,TQS厂家有更多的考虑,使用一次成型的特制金属卡环进行连接,可实现电阻丝与导线的安全、有效过度,避免该点连接不良导致发热、熔断。而S品牌使用电焊的方法,将耐高温导线与电阻丝焊接,而Y品牌的产品,仅使用导线在电阻丝上进行缠绕、增加载流量,对比TQS产品均有稳定性上的不足。
4、产品电气安全
TQS在产品的电气安全问题上有更多考虑,比如通过特殊设计的铜薄片,可实现陶瓷安装座与设备金属框架良好的接触,可实现产品良好的接地,即使产品不小心带电,也不会对维护、安装人员造成生命威胁。而Y品牌的产品,电阻丝已直接与隔热层的阻隔背板接触,存在漏电风险。S品牌使用不锈钢安装螺丝作为接地,与安装框架能否保持良好接触,暂无法确认。
(TQS产品)
(Y品牌产品)
(S品牌产品)
总结
我们从响应速度、加热效率、加热均匀性、加热器辐射范围、加热器组件质量几个方位对比测试了3个品牌的加热器,其中TQS加热器在整体表现方面是占据较大优势的,而S品牌与Y品牌加热器各有优缺点。
如果我们在加热、干燥、固化等生产流程中需要对加热器进行选型与对比的话,这几方面是不可忽视的重要指标,希望以后在石英红外线加热器选型时,我们的测试能在具体选型中帮助到使用厂商。