نیاز صنعت

استفاده از انواع مختلف المنت حرارتی در بسیاری از صنایع رونق زیادی پیدا کرده است. دلیل ان هم تولید مقادیر بالای انرژی به شکل گرما در مدت زمان کوتاه،سادگی ساختار المنت حرارتی و البته خطرات حداقلی این وسیله است.

شاید شما هم جزو افرادی باشید که فصل های سرد سال را به فصول گرم ترجیح میدهید، به هزار و یک دلیل!اما تا به حال به این فکر کرده اید که اگر وسیله ی مناسب گرمایشی در اختیار نبود گذران برف و باران چندان هم لذت بخش نمیشد؟

اما امروزه تولید گرما به چه شکل است؟ امروزه پایه بسیاری از وسایل گرمایشی اعم از گرم کننده های فضا و حتی وسایلی مانند سشوار و خشک کن قطعه ای الکتریکی است به نام المنت حرارتی. در ادامه این بخش از هیتر هدف به توضیح چگونگی کارکرد المنت حرارتی ،انواع و کاربرد هر کدام میپردازیم.

المنت حرارتی چیست؟

المنت حرارتی، با توضیح ساده،یک سیم فلزی است که با توجه به نوع فلز،مقاومت الکتریکی متفاوتی میتواند داشته باشد.این سیم فلزی به دور یک عایق نارسانا به شکل استوانه پیچیده است که جنس استوانه میتواند خاک نسوز یا سرامیک باشد. با شروع جریان الکتریسیته از این المنت حرارتی گرما تولید میشود و در انواع زیادی از وسایل به کار برده میشود.

المنت حرارتی وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را طی پروسه گرمایش ژول به حرارت تبدیل می‌کند. جریان الکتریکی که در المنت به حرکت درمی‌آید با مقاومت مواجه شده و در نتیجه موجب گرم شدن آن می‌شود. پروسه کار المنت به جهت حرکت جریان وابسته نیست.

امروزه از این وسیله در بسیاری از تجهیزات گرمایشی الکتریکی، دوش‌های آب گرم، توستر‌ها، اجاق‌ها، سشوار، خشک‌کن‌های لباس، هویه و دیگر وسایل خانگی استفاده می‌شود. وسایل گرمایشی ممکن است دارای یک، دو یا تعداد بیشتری المنت حرارتی باشند که ممکن است در پوششی سرامیکی درون آنها جاسازی شده باشد.

اما در جریان ساخت آن یک مسأله مطرح شد، پس از مقداری داغ شدن، خود ساختار المنت حرارتی شروع به سوختن کرد و در عمل کارایی خود را از دست داد. سازندگان برای حل این مشکل جنس آن را به نیکروم تغییر دادند که شامل 80? فلز نیکل و 20? فلز کرونیوم بود. این المنت حرارتی پس از نخستین گرم شدن اکسید میشود و روی خودش لایه ای از کروم اکسید شده میسازد که علاوه بر ویژگی ضد سوختگی، مانع از شکستن و اکسید شدن بخش های داخلی المنت هم میشود.

البته المنت حرارتی دارای توان های الکتریکی متفاوتی است که بسته به وسیله مورد نظر نوع آن با توان مطلوب تعیین می شود. به جز تنوع در توان و قدرت الکتریکی، المنت از نظر شکل، قیمت، جنس و بسیاری جنبه های دیگر تنوع قابل ملاحظه ای دارد که از دلایل محبوبیت این محصول می باشد.

یک المنت حرارتی معمولی در واقع کویل، ورقه‌ یا نواری است که تا حدود زیادی شبیه فیلامنت لامپ است. زمانی که جریان الکتریکی از این المنت عبور می‌کند، داغ و قرمز شده و انرژی الکتریکی عبوری از آن را به حرارتی تبدیل می‌کند که به همه جهات پیرامون آن به صورت موج منتقل می‌شود.

المنت های حرارتی اغلب از جنس نیکل یا آهن است. انواع نیکلی معمولاً از جنس نیکروم هستند (آلیاژی از فلزات و مواد شیمیایی دیگر) که 80 درصد آن نیکل و 20 درصد کرومیوم است. البته ترکیب‌های دیگری از نیکروم نیز در دسترس است ولی ترکیب ذکر شده رایج‌ترین آلیاژ مورد استفاده در ساخت این نوع المنت است. دلایل بسیاری برای رواج استفاده از نیکل در ساخت المنت حرارتی وجود دارد؛

نیکل نقطه ذوب بالایی دارد (حدود 1400 درجه سلسیوس)، اکسیده نمی‌شود (حتی در دمای بالا)، با گرم شدن خیلی منبسط نمی شود و مقاومتی منطقی دارد (مقاومتی نه خیلی پایین و نه خیلی بالا. مقاومت آن تنها حدود 10 درصد در دمایی بین دمای اتاق و باالاترین دمای عملیاتی افزایش می‌یابد). دیگر دلایل و نکات مربوط به استفاده از نیکل در ساخت را می توانید در اینجا مطالعه نمایید.

المنت حرارتی چگونه ساخته می‌شود؟

همه ما در مدرسه آموختیم که برخی از مواد، الکتریسیته را به راحتی از خود عبور می‌دهند و برخی دیگر چنین خاصیتی ندارند. به گروه اول مواد رسانا گفته می‌شود و دیگر مواد را مواد نارسانا یا عایق می‌نامند. رسانا و نارسانا را زمانی که در مورد مقاومت مواد در برابر جریان الکتریسیته صحبت می‌کنیم بهتر می‌توان درک کرد.

پس، رساناها مقاومتی اندک دارند (الکتریسیته راحت‌تر در آنها جریان می‌یابد) در حالی که مقاومت مواد عایق بیشتر است (الکتریسیته به زحمت در آنها جریان می‌یابد). در مدار الکتریکی یا الکترونیکی می‌توان از وسیله‌ای به نام مقاومت برای کنترل جریان الکتریکی استفاده کرد. برای مثال در بلندگوها می‌توان از یک صفحه مدرج برای افزایش و کاهش جریان استفاده کرد و در نتیجه صدا را زیاد و کم کرد.

مقاومت‌ها انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی تبدیل می‌کنند. به بیان دیگر، مقاومت‌ها زمانی که جریان الکتریکی در آن حرکت می‌کند، داغ می‌شوند. ولی این تنها مقاومت‌ها نیستند که قادر به انجام چنین عملی هستند. حتی اگر به اندازه کافی از یک تکه سیم برق عبور دهیم داغ می‌شود. این ایده کلی لامپ‌های تنگستنی قدیمی است. درون این لامپ‌ها کویل سیمی نازکی به نام فیلامنت وجود دارد که با عبور جریان الکتریسیته، داغ شده و می‌تابد. حدود 95 درصد انرژی چنین لامپ‌هایی به صورت انرژی گرمایی هدر می‌رود.

یکی از انواع المنت ها که امروزه مصرف بالایی در صنعت دارد، المنت تسمه ای است.

حال بیایید نور و لامپ را فراموش کنیم. اگر حرارت درست همان چیزی است که برای ساختن المنت حرارتی می خواهیم چه؟ ناگهان درمی یابیم که انرژی هدر رفته در لامپ در واقع کاربردی نیز هست چرا که 95 درصد انرژی را به حرارت تبدیل می‌کند. تنها مشکل آن است که اگر لامپ را لمس کنید دست شما را می‌سوزاند ولی با فاصله گرفتن از آن حتی به اندازه یک متر، متوجه می‌شوید که گرمای این لامپ 100 واتی به زحمت به شما می‌رسد.

پس اگر بخواهیم یک المنت حرارتی تولید کنیم که درست از همان روش لامپ برای گرم کردن فیلامنت‌ها استفاده می‌کند چه باید کرد؟ باید فیلامنتی بزرگ‌تری بسازیم که شاید 20 تا 30 برابر قدرت بیشتری نسبت به لامپ دارد و می‌توان گرمای آن را حس کرد. همچنین المنت حرارتی مد نظر باید طوری ساخته شود که با گرم شدن زیاد، ذوب نشده و با گرم و سرد شدن مداوم خراب نشود و به جای سفید شدن و نور پراکندن، به رنگ قرمز درآید. موارد ذکر شده اساس کار المنت حرارتی است؛ وسیله‌ای الکتریکی که با عبور یک جریان الکتریکی قوی، حرارت تولید می‌کند.