電熱水器發(fā)熱管損壞的原因及一種解決方案

　　容積式電熱水器使用一段時間后，電發(fā)熱管出現損壞，一直是影響產品進一步發(fā)展的攔路虎。作為一名相關產業(yè)的技術人員，對該問題考慮多年，現提出一個解決思路，供大家參考。

　　首先我們要分析電發(fā)熱管損壞的原因。實際上，電發(fā)熱管損壞主要是由于表面結垢，引起電發(fā)熱管表面工作溫度突變，熱應力造成破壞造成的。電發(fā)熱管外表面直接與水接觸，對流換熱良好，新管使用加熱時，電發(fā)熱管外表面及電發(fā)熱管均保持在較低的溫度，電發(fā)熱管一般不會出現損壞。結垢階段：加熱時，電發(fā)熱管外表面熱水溫度高于電熱水器其余部分的熱水溫度，這樣一來，以鈣、鎂碳酸鹽為主的難溶性無機鹽，一部分慢慢集結到電發(fā)熱管外表面，而且隨著時間的推移，垢層越來越厚，在電發(fā)熱管外表面與電發(fā)熱管外熱水間形成較大的熱阻，電發(fā)熱管外表面及電發(fā)熱管的工作溫度也不斷升高，電發(fā)熱絲此時因工作溫度過高，可能會出現燒斷；垢層破裂階段：隨著垢層逐步加厚，到一定時候，由于電發(fā)熱管外表面與水垢熱膨脹系數不同，熱脹冷縮作用導致覆蓋在電發(fā)熱管外表面的水垢破裂，出現裂縫，此時，比電發(fā)熱管外表面高溫溫度低得多的熱水，直接與電發(fā)熱管外表面接觸，電發(fā)熱管外表面局部溫度急劇下降，引起局部材料急劇收縮，產生很大的熱應力，拉扯電發(fā)熱管外表面其余部位，很容易造成電發(fā)熱管表面破壞，即使不出現破壞，由于溫度急劇下降，本身有一定的淬火作用，對電發(fā)熱管外表面材料物質也會產生一定影響；垢層破裂之后，如果電發(fā)熱管尚未損壞，又會重復以上垢層階段及垢層破裂階段，電發(fā)熱管外表面材料應力不斷增加，最終導致電發(fā)熱管被破壞。

　　傳統(tǒng)的解決方法，主要是從電發(fā)熱管外表面材料入手，如使用陶瓷殼體或者銅管等。使用陶瓷殼體的電發(fā)熱器，主要優(yōu)點在于陶瓷材料熱膨脹系數較小，表面溫度突變時，陶瓷殼體變形較小，相對而言，耐溫度應變能力較強，但陶瓷材料導熱系數較小，導熱能力較低，反過來又要求電發(fā)熱管外形較大，帶來制造困難、成本高等問題。使用銅管的電發(fā)熱管，則主要是利用銅質韌性好，不易破裂的優(yōu)點。無論采用哪種方法，由于從理論上無法解脫上述結垢、垢層破裂過程，因此也不能從根本上解決電發(fā)熱管損壞問題。近年來，有廠家使用半導體發(fā)熱元件解決電發(fā)熱管損壞問題，效果不理想，至于所謂“納米材料”，現時基本不具備使用價值。

　　應該說明的是，這種水垢影響與電熱水器使用環(huán)境有很大關系，使用水質越硬，也就是說，水中鈣、鎂碳酸鹽為主，難溶性無機鹽含量越高，越容易生成水垢，電發(fā)熱管損壞就越頻繁，相對而言，使用水質較軟地區(qū)，電發(fā)熱管壽命越長；其次，部分電熱水器生產廠家，為了減緩電發(fā)熱管損壞問題，采用了降低電熱水器最高工作溫度方式，減少結垢影響，這種方式雖有明顯效果，但加大電熱水器容積，實際上不是理想選擇。

　　近年來，有電熱水器生產廠家，提出了新的設計思想，采用微波加熱或電磁加熱方式，實用性如何，還有待進一步證實。傳統(tǒng)的電發(fā)熱管加熱方式，雖有易損缺陷，但結構簡單、價格便宜且熱效率非常高（幾乎達到100%），而采用微波加熱和電磁加熱方式，不可避免要增加至少一級能量轉換裝置，熱效率就會受到影響，且結構復雜、價格較高，是否還有其他問題，目前尚不知道，可以肯定，難以大面積應用。

　　個人認為：解決電發(fā)熱管損壞其中一個有效方法，就是在現有電發(fā)熱管加上導熱肋片，最好用導熱肋片根部采用覆蓋電發(fā)熱管外表面，導熱肋片豎直安裝、表面帶缺口或折彎。帶導熱肋片的電發(fā)熱管加熱時，熱量會現由電發(fā)熱管傳導至導熱肋片，然后再由導熱肋片傳給周圍熱水。當然，這種帶導熱肋片的電發(fā)熱管也會出現結垢、垢層破裂過程，但最終結果卻大不一樣：由于導熱肋片表面帶缺口和折彎，且不像電發(fā)熱管外表面材料周向拉緊，易于膨脹或收縮，因此在熱脹冷縮的影響下，導熱肋片表面的水垢層很容易脫落，難以產生很厚的水垢層，較薄的水垢層，熱阻較小，這樣就可以保證電發(fā)熱管外表面及電發(fā)熱管始終保持在較低的工作溫度，電發(fā)熱管外表面可能發(fā)生的溫度變化較小，熱應變也大大減小，對電發(fā)熱管表面積電發(fā)熱管破壞也就減小；導熱肋片上的水垢層脫落時，熱應變全部作用于導熱肋片，導熱肋片可能有一定的變形，但很難破壞，對發(fā)熱管外表面及電發(fā)熱管，則基本無影響，脫落的水垢直接落至電熱水器內膽底部，不影響電熱水器工作；即使導熱肋片根部水垢層破裂，影響也不大。由于電發(fā)熱管表面不直接接觸低溫水，高溫差經過導熱肋片根部材料緩沖之后，電發(fā)熱管表面熱應變也大大減小，基本對電發(fā)熱管表面積電發(fā)熱管不產生致命影響。在上述原因綜合作用下，電發(fā)熱管基本就可以避免因水垢引起的損壞，壽命大大延長。

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