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碳纤维发热电缆 看不见的科技,感受到的温暖

日期:2018年06月29日 来源:(www.sbxyc.com)

碳纤维电热线是一种节能型电热线,采用进口高级碳纤维为发热体,具有很高的机械强度和极长的使用寿命,电热线重量轻、柔软,可弯成各种形状,易制成多种电热元件组合模块,能方便地适用各种加热场合的需求。

 

 特点

1、升温迅速,电热转换效率达98% 以上,省电节能。

2、远红外辐射率高,8—15μm 远红外低温辐射对人体有益。

3、发热体抗氧化性能好,不易老化,经久耐用。

4、电阻值稳定,发热均匀,发热温度、发热能量可随电线长度、电压进行调节控制。

5、抗拉强度高。在相同的允许的电流负荷面积下,碳纤维的强度比金属丝高6—10倍,在使用过程中不会发生折断,因此在电热过程中抗拉强度没有什么改变。

6、断线不起弧,有效杜绝火灾的发生。

7、重量轻,有效减轻构件重量,从而提高了构件技术性能。

8、化学性能稳定(耐腐蚀,不易被氧化)。在无氧状态下加热到3000度,其机械性能不发生任何变化,在电热状态下克服了金属丝、PTC、碳化硅电热体强度低,易氧化烧断的缺点。

9、使用寿命长—碳纤维发热体与建筑同寿命。

  应用

碳纤维红外电热线组成的辐射电热系统可应用的范围非常广泛:

室内应用

碳纤维红外发热线铺设在复合地板、大理石、瓷砖等地面下,组成低温辐射电热采暖系统,采暖效果和普通地暖一样。适用于家庭居室、桑拿房、教室、游泳池、体育场馆、儿童游乐场所、恒温育雏、蔬菜花卉大棚室等场所。

 

 

室外应用

适用于道路化雪、机场跑道化雪、屋檐、落水沟融雪、管道保温、排水沟防冻、足球场、公共绿地、土壤保温、楼梯化雪、罐体加温防冻等。

 

 

 

由于碳纤维发热线具有远红外发热的独特功能,被广泛应用于理疗保健用品的制作。目前市场上出售的产品远红外保健电热毯、远红外理疗保健垫、远红外理疗保健床等等,其发热元件都是用碳纤维发热线制成。

性能

最高使用温度:80-300℃ 使用环境温度:-30-+45℃

线径规格:2-5mm 使用电压:2.4V-200V

电阻范围:133-16欧/米(可定制) 包覆材料:铁氟龙或硅胶

碳纤维以其固有的特性赋予了其复合材料优异的性能,它具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能,从而为其在电线电缆行业中的应用提供了可能和必然。

 

(一)碳纤维加热电缆的开发和应用

人们早就知道,以金属材料为发热体的电加热技术已在各个领域得到了广泛的应用。但是金属丝在高温状态下表面易氧化,由于氧化层不断的增厚,造成了有效通过电流的面积减小,增大了电流的负荷,因此易烧断。在相同的允许的电流负荷面积下,金属丝的强度比碳纤维低6-10倍,在使用过程中易折断。

碳纤维是一种石墨的六方晶格层状结构组成,是一种全黑体材料,因此在电热应用中,表现出来的电热转换效率高。在特定的条件下,高温不氧化,单位面积的电流的负荷强度和机械强度不发生改变。

目前碳纤维加热电缆的应用如下:

 

低温辐射发热电缆地板采暖系统。

恒温育雏箱、花房、苗圃、蔬菜大棚等保温采暖。

道路化雪、机场跑道化雪:用于混凝土结构中楼面加热的理想产品,也可以用在融雪装置中,对屋面雨水和排水管进行防霜,还可以用于土壤加热。

管道、罐体保温防冻:电伴热产品近几年在中国得到了大力的推广和广泛的应用。其应用领域主要集中在石油、化工、电力、铁路和民用或商业建筑等。随着中国电力工业的发展,以清洁、无二次污染的电能为主要能源的电伴热产品市场前景非常广阔,同时,也为电伴热产品的性能提出了更高的要求。

足球场草坪、公共绿地土壤保温:太阳能热水器电能补充加热器,主要用于在长期阴雨天或寒冬季节,因光照不足而导致太阳能热水器水温不能满足生活、工程需要时,为补充热能而设计的。它具有较强的耐酷暑、严寒和高温潮湿环境的性能,并具有防干烧的功能。即使偶尔水箱缺水误通电,也不至于烧坏电加热器和水箱,故能确保安全使用。

(二)碳纤维复合芯导线的开发和应用

我国是个缺电的国家,不仅发电业的发展滞后,输电业的弊端也凸现出来,输电线路已不堪承受传输容量快速扩容的需求,由于过负荷造成的停电、断电故障频频发生,电力传输成为电力工业发展的“瓶颈”,各国均在研究新型架空输电路用导线,以取代传统的钢芯铝绞线,碳纤维复合芯导线由此应运而生。与钢芯铝绞线相比,碳纤维复合芯导线具有以下优点:

1、和同样直径的acsr电缆相比,可以提供双倍的载流容量。

2、有效解决电缆下垂问题。

3、可以在更高的温度下工作,最高可达200摄氏度。

4、线芯可以抗腐蚀,而且没有双金属间腐蚀问题。

5、因为可以提供更高的载流容量,所以同时也有效的降低了工程成本。

6、与相同直径传统电缆相比可以多容纳28%的导体。

7、高强度线芯可以有效减少电缆架的数量,或降低电缆架的高度。

8、有效减少电缆下垂,使地面生物更加安全。

除了上述提及的优点外,还可减少传输中电力的损耗,减少20%的塔杆,节省用地,减少有色金属资源消耗,有助于构造安全、环保、高效节约型输电网络。目前世界上只有美国和日本开发出这种新型导线,他们还达成默契:不向第三国输出,日本一家碳纤维导线企业的产量就占到世界40%左右。目前我国电线电缆研究所、电力建筑研究院以及国家电网有限公司都已经开始了对accc导线的试验研究工作。国内电缆厂家也加大与外方合作,将这种新型电缆引进到中国生产,积极推动我国架空输电线路的技术革命。最近福建电网已经将该新型导线架设运行。

(三)在高低温、腐蚀等苛刻环境应用的可能碳纤维细如蛛丝,三型碳纤维比强度是钢的62倍以上,成形工艺性好,是一代新型工程材料,其弹性量高,抗变性能力比钢大2倍多,抗拉强度30~40t/cm2pa,而比重还不到钢的四分之一,是铝合金的二分之一,高弹模量比钢铁大16倍,比铝合金大12倍。且碳纤维比钢等柔软。因此,碳纤维可用于要求能承重、不易损伤内部元件的电缆的加强芯,如海底光缆等。

碳纤维可以耐-180℃的低温,在此条件下,许多材料都变的很脆,连坚固的钢铁也变的比玻璃还容易碎,而碳纤维在此条件下依旧很柔软。因此,碳纤维复合芯可用于极地(如南极考察研究等)条件下输电载体的设计和制造。碳纤维又可以耐3000℃~3500℃的高温,在此高温下最好的耐热钢也变成钢水,但在没有氧气的情况下,碳纤维没有变化。

碳纤维即使从3000℃的高温快速冷却到室温也不会炸裂,因而可在急冷急热的环境中工作。这为钢铁、冶金、锅炉等行业中高温特高温场合电缆的设计提供了可能。此外,碳纤维纱、碳纤维绳、碳纤维布都可用于消防电缆产品的设计选用。

碳纤维有超强的耐腐蚀性。金属中耐腐蚀性最强的是黄金和铂,在一份硝酸(浓%)和三份硫酸(浓度39%)配成的称“王水”的溶液中黄金、铂会被腐蚀的千疮百孔,而“王水”中的碳纤维却安然无恙。为各种化学环境下轻型耐化学腐蚀电缆的设计提供了新的思路。

(四)、发展建议

碳纤维材料的产业化是实现碳纤维导线在国内输电行业的产业化的前提和保证。碳纤维材料价格则是制约产业化应用的关键。

我国从八十年代初期开始起步,加大了对碳纤维材料的研究和开发力度,并也着力于碳纤维材料产业化基地的建设,但由于国外设备、技术封锁,至今未见重大突破,产品质量不稳定性,预计今后每年仍然有较大的市场缺口。将来太阳能公路也会用到碳纤维。

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