Connaissances communes sur le développement du chauffage électrique

Dans notre vie quotidienne, nous utilisons d’innombrables appareils électriques, tels que des bouilloires électriques, des cuiseurs à riz, des chauffe-eau électriques, des robinets d’eau électriques et des poêles à frire électriques. Jetons d’abord un bref aperçu de l’histoire du développement de l’électricité.

Il y a plus de deux mille ans, lorsque les hommes ont reconnu pour la première fois l’existence de l’électricité, ils ont commencé à l’étudier et à la développer. De la compréhension initiale de l'électricité à la découverte du courant électrique, leurs recherches se sont approfondies étape par étape, pour aboutir à l'invention du premier générateur à friction rotatif au monde en 1660. Cependant, celui-ci ne produisait que de l'électricité statique, difficile à appliquer dans la pratique. Les gens pourraient donc continuer à explorer la recherche sur l’électricité. En 1800, Volta, sur la base de ses découvertes plus approfondies sur le courant électrique de l'année précédente, inventa la première batterie au monde. En 1821, Faraday a inventé le premier générateur au monde, devenant ainsi le père du générateur. En 1831, sur la base de ses inventions antérieures et de ses autres découvertes pratiques, Faraday inventa le premier générateur au monde capable de produire un courant continu. Les générateurs ultérieurs ont tous été fabriqués sur la base du même principe d’induction électromagnétique. À partir de ce moment-là, les inventions humaines dans le domaine des appareils électriques ont atteint leur apogée, marquant la transition de l’ère des appareils électriques théoriques à l’ère des appareils électriques pratiques, avec l’émergence de divers appareils pratiques les uns après les autres.

L'origine et la définition du chauffage électrique

Lorsque le phénomène selon lequel un courant électrique traversant un conducteur pouvait produire un effet chauffant a été découvert, de nombreux inventeurs du monde entier ont commencé à rechercher et à fabriquer divers appareils de chauffage électrique, marquant ainsi une étape importante dans le développement du chauffage électrique.

Le chauffage électrique est le processus de conversion de l’énergie électrique en énergie thermique et de son utilisation.

Aperçu du développement des tubes chauffants électriques

Les appareils de chauffage électrique apparus au XIXème siècle en étaient encore à leurs balbutiements et paraissaient assez rudimentaires par rapport aux produits modernes. Leurs premières applications concernaient principalement un usage domestique.

En 1859, M. Simpson a fabriqué le premier tube chauffant électrique au monde et a obtenu un brevet pour celui-ci. Cet élément chauffant était constitué d'un fil métallique enroulé gainé à l'intérieur d'un tube métallique, avec un matériau isolant en céramique utilisé pour isoler le tube métallique du fil métallique, formant un élément chauffant-c'est le tube chauffant électrique que nous connaissons aujourd'hui. En raison du manque de technologie et d’équipements avancés à l’époque, cette invention n’a pas pu être appliquée. Il n'existait pas non plus de fil de résistance approprié comme matériau de chauffage résistif ; le seul matériau utilisable était le fil de fer. Cependant, le fil de fer a une très faible résistivité, ce qui rend difficile la production de haute tension, et le fil en métaux précieux était d'un coût prohibitif, ce qui entravait le développement.

Le prototype du fer à repasser électrique est apparu pour la première fois aux États-Unis en 1893, suivi par l'utilisation de poêles électriques en 1909. Ces poêles utilisaient des radiateurs électriques, ce qui signifie que le chauffage passait de la paille et du bois de chauffage à l'électricité, de l'énergie électrique à l'énergie thermique. Cependant, le développement rapide de l'industrie des appareils de chauffage électrique a véritablement suivi l'invention de l'alliage nickel-chrome pour les éléments chauffants.

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En 1910, les États-Unis ont développé avec succès le premier fer à repasser électrique fabriqué avec un fil chauffant en alliage de nickel-chrome. Cela a fondamentalement amélioré la structure du fer électrique, conduisant à sa popularisation rapide. Le fil chauffant en alliage de nickel-chrome possède une résistance à haute température et une résistivité élevée, et des matériaux isolants inorganiques artificiels étaient déjà disponibles. Cela a établi les conditions de base pour la production d'éléments chauffants électriques.

Le véritable développement des éléments chauffants électriques a eu lieu pendant la Première Guerre mondiale, lorsque la principale méthode de fabrication était le procédé de métallurgie des poudres. En 1917, l'ingénieur électricien américain Edwin L. Wiegand a inventé le premier élément chauffant électrique à boîtier métallique-au monde et a fondé Wiegand Appliance, une usine portant son propre nom, en utilisant son brevet.

En 1918, General Electric a fabriqué un élément chauffant électrique avec le fil chauffant et le tube extérieur montés de manière concentrique, remplis de matériau isolant en poudre. Cette méthode impliquait un tube métallique contenant une bobine en spirale concentrique de fil chauffant entourée d'un matériau isolant en poudre ; la bobine était fixée au centre du tube. Cet élément a ensuite été réalisé en tirant, en comprimant ou en liant le tube. Cependant, cette méthode a échoué en raison du manque de machines ou de méthodes de production adaptées.

En 1925, un produit doté d'un élément chauffant électrique installé dans une casserole est apparu au Japon, devenant ainsi le prototype du cuiseur à riz moderne. Au cours de cette période, des produits de chauffage électrique industriels tels que des fours électriques de laboratoire, des fours de fusion de colle et des radiateurs ont également vu le jour.

De 1910 à 1925, l'émergence et l'application généralisée de divers types d'appareils de chauffage électriques dans les applications domestiques et industrielles se sont développées rapidement, en particulier dans le secteur domestique. Cette période a vu un développement majeur dans l'histoire des appareils de chauffage électrique en fonte d'aluminium et en cuivre coulé, et l'invention des alliages nickel-chrome a jeté les bases du développement de l'industrie des appareils de chauffage électrique. Alors que les nouvelles applications après les années 1920 étaient moins nombreuses que dans la période précédente, tous les types d'appareils de chauffage électrique ont fait l'objet d'une refonte et d'une amélioration continue, marquant une avancée significative dans l'histoire des appareils de chauffage électrique. Dans les appareils de chauffage électrique domestique, divers appareils ont été conçus pour être plus esthétiques, plus durables et plus robustes, et la plupart étaient dotés de commandes automatiques de température et de temps, ce qui les rend faciles à utiliser. Simultanément, les matériaux utilisés dans la fabrication ont été améliorés, par exemple en utilisant du fil de nickel de haute qualité -grade A -chrome et de l'oxyde de magnésium ou de la poudre d'oxyde de magnésium comme isolant.

Après les années 1940, grâce aux progrès de la science et de la technologie américaines, à la baisse des coûts de l’électricité et à l’augmentation des revenus issus du développement économique, les appareils de chauffage électriques ont commencé à entrer dans une phase d’adoption généralisée. Selon les données, le taux de pénétration des fers à repasser électriques dans les foyers américains a dépassé 90 % au cours de cette période.

En Europe, jusqu’au milieu des années 1950, les méthodes utilisées étaient assez complexes, entraînant des coûts élevés. Ce n’est qu’après que Burton Kanthal ait promu le processus de fabrication de machines, spécialement conçues pour le marché américain par M. Oakley, que l’application et l’utilisation généralisée des éléments chauffants électriques sont devenues monnaie courante dans le monde entier grâce aux progrès des équipements de production.

Outre les méthodes de fabrication mentionnées ci-dessus, il existait également le procédé Beck et le procédé de casse de tubes-. En 1926, le Norvégien CW Beck a été le pionnier d'une méthode de fabrication d'éléments chauffants électriques. Cela impliquait la conversion du magnésium métallique pur en hydroxyde de magnésium (Mg(OH)₂) sous haute pression et vapeur à haute température. Cela impliquait de spiraler un fil de résistance à l’intérieur d’un tube de magnésium, ou de façonner deux bandes de magnésium et de placer le fil de résistance entre elles. Le fil de résistance et le tube (ou bande) de magnésium ont ensuite été placés à l'intérieur d'un boîtier métallique et soumis à un chauffage sous pression (environ 20 à 30 atmosphères de vapeur). Sous l’influence de la vapeur surchauffée, le magnésium métallique s’est transformé en Mg(OH)₂ et son volume a considérablement augmenté. Cela fixe le fil de résistance au milieu et le blinde complètement en hydroxyde de magnésium. Ensuite, pour convertir l’hydroxyde de magnésium en MgO, l’élément subit un recuit.

Une autre méthode, utilisée depuis de nombreuses années, notamment en Suisse et en Allemagne, consiste à enfermer la bobine de résistance dans un tube en céramique, à l'instar de l'utilisation de billes isolantes traditionnelles comme le talc. Le fil de résistance et le tube isolant sont blindés dans une coque en tube métallique. La cavité à l'intérieur de la bobine de résistance est remplie d'un matériau isolant écrasé pour empêcher le fil de résistance de se déplacer lors du traitement ultérieur. Pour améliorer encore la conduction thermique entre le fil de résistance et la coque métallique, l'élément chauffant semi-fini est forgé, roulé ou comprimé pour réduire son diamètre extérieur, provoquant l'écrasement du tube en céramique pendant le traitement ; c'est ce qu'on appelle la méthode du tube écrasé. Certaines de ces méthodes sont encore utilisées aujourd'hui et constituent pratiquement des méthodes de fabrication d'éléments chauffants.

À la fin du XXe et au XXIe siècle, les tubes chauffants électriques ont atteint leur maturité et ont été utilisés dans divers domaines, notamment civils, industriels et militaires. Par exemple, la plupart des petits appareils électroménagers tels que les bouilloires électriques, les tasses à eau électriques, les fers à repasser électriques et les fours électriques utilisent principalement des éléments chauffants électriques ; tandis que les radiateurs, les radiateurs de salle de bain et certains autres appareils de chauffage utilisent des éléments chauffants électriques en fibre de carbone infrarouge lointain. L'avènement des éléments chauffants électriques et la maturation continue de la technologie, ainsi que la survie-du-principe du-le plus apte parmi les fabricants, ont conduit au développement continu et au lancement généralisé sur le marché de produits de plus en plus sophistiqués, apportant rapidité, commodité, simplicité et sécurité à la vie et au travail des gens. Ces dernières années, les fabricants de composants de chauffage électrique pour petits appareils électroménagers effectuent généralement cette partie du travail à l'avance. Par exemple, lors de la production d'accessoires pour les fabricants de fers à vapeur, ils ont évolué de la fourniture de simples éléments chauffants électriques à la fourniture directe d'appareils générateurs de vapeur. Aujourd’hui, les fabricants de composants de chauffage électrique peuvent également fournir des composants de chauffage électrique combinés tels que des éléments chauffants électriques instantanés.

Plus d’un siècle s’est écoulé et les éléments chauffants électriques se sont considérablement développés et se déclinent en d’innombrables variétés. Le développement des éléments chauffants électriques est passé du simple remplacement d'équipement à un rôle crucial dans l'équipement.

Aperçu du développement des éléments chauffants électriques en Chine Avant la libération, en raison de l'agression impérialiste et du régime réactionnaire, l'industrie des appareils de chauffage électrique de mon pays est restée extrêmement arriérée, ne se développant régulièrement qu'après la libération. À la fin des années 1950 et au début des années 1960, les éléments chauffants électriques ont commencé à apparaître et à se développer rapidement en Chine. En 1958, la Chine a créé sa première usine d'éléments chauffants électriques-l'usine d'appareils de chauffage électrique de Shanghai, le premier fabricant d'éléments chauffants électriques du pays. Par la suite, des usines d'éléments chauffants électriques ont été créées dans tout le pays, atteignant un sommet en 2008. Actuellement, selon des statistiques incomplètes, il existe plus de dix mille fabricants d'éléments chauffants électriques dans mon pays, y compris des entreprises bien connues telles que Zhongri Electric Heating, Hangzhou Kawai, Hangzhou Zopas, Zhenjiang Dongfang Electric Heating, Ningbo Seine et Changzhou Ximate. Aujourd'hui, après des décennies de développement continu, les éléments chauffants électriques sont utilisés dans une large gamme d'appareils électroménagers, notamment les chauffe-eau électriques, les fours à micro-ondes, les fours, les appareils de cuisine électriques, les bouilloires électriques, les lave-vaisselle, les réfrigérateurs, les sèche-linge et les climatiseurs. Ces dernières années, en particulier, la variété, la quantité et le taux de pénétration des applications des éléments chauffants électriques ont connu une croissance rapide. En raison du développement social, la structure des produits des tubes de chauffage électrique a également évolué parallèlement au développement continu de la technologie d'application du chauffage électrique, de la technologie d'ingénierie, de la technologie des matériaux et de la technologie des équipements. Surtout dans le marché actuel des éléments chauffants électriques en développement rapide, les tubes chauffants électriques, en tant que produit représentatif majeur de la série des éléments chauffants électriques, sont de plus en plus répandus et populaires sur le marché. Cependant, il existe encore de nombreux aspects et problèmes insatisfaisants dans la recherche technique, le processus de fabrication et l'utilisation pratique des tubes chauffants électriques et de leurs produits, nécessitant les efforts conjoints du personnel technique concerné, des ministères gouvernementaux, des instituts de recherche, des universités et des entreprises manufacturières. Par conséquent, l’évolution des temps et le progrès technologique sont les raisons fondamentales du développement direct des tubes chauffants électriques et jouent également un rôle positif dans la promotion des entreprises de tubes chauffants électriques.

Raisons du développement rapide des tubes chauffants électriques L'utilisation généralisée des tubes chauffants électriques est évidente pour tous. Le marché propose une grande variété de tubes chauffants électriques et leurs domaines d'application sont en constante expansion. Selon les analystes concernés, l'une des raisons du développement rapide des tubes chauffants électriques est que les équipements de chauffage à tubes électriques présentent des avantages significatifs par rapport aux autres équipements de chauffage. C’est pourquoi les tubes de chauffage électrique ont poussé comme des champignons après la pluie. Vous trouverez ci-dessous quelques résumés simples des raisons du développement rapide des tubes chauffants électriques.

Ⅰ. **Processus de fabrication simple :** Bien que le processus de fabrication des tubes chauffants électriques soit simple, il nécessite une attention méticuleuse aux détails. Les composants centraux se trouvent dans le fil de résistance interne, la poudre de magnésium et les tubes ; la qualité de ces matériaux détermine directement la qualité du tube chauffant.

**Faible coût :** Les tubes de chauffage électrique sont peu coûteux, utilisant principalement de l'acier inoxydable, qui offre une excellente conductivité électrique. À long terme, cela peut réduire considérablement les coûts d’exploitation des entreprises.

**Fonctionnement facile et pratique :** Les tubes de chauffage électrique sont simples à utiliser. Connectez-les simplement à l’électricité pour le chauffage. L'effet thermique du courant élève rapidement la température au niveau souhaité, ce qui la rend beaucoup plus pratique que les méthodes de chauffage traditionnelles.

**Haute efficacité :** Les tubes de chauffage électrique convertissent l'énergie électrique en énergie thermique. La tension est réglable et ils peuvent généralement répondre à nos exigences de température élevée.

**Tendances de développement des tubes de chauffage électrique :** Le développement du chauffage électrique suit les mêmes tendances que les autres industries. Elle a été progressivement promue des pays avancés vers les pays du monde entier ; elle s'est progressivement développée des villes vers les zones rurales ; il a évolué d'un usage collectif à un usage familial et individuel ; les produits ont continuellement évolué de structures simples à des structures complexes et sophistiquées ; ils sont passés de fonctions uniques à multifonctionnels-et évoluent progressivement vers un développement intelligent ; les produits ont évolué du bas de gamme-au haut de gamme-.