Le principe de chauffage des couvertures chauffantes

Le principe de chauffage des couvertures chauffantes

1. Effet thermique du courant électrique

Lorsque le courant électrique traverse des conducteurs métalliques, ceux-ci génèrent de la chaleur en raison de la résistance électrique, provoquant une augmentation de la température du conducteur. Ce phénomène est appelé effet thermique du courant électrique. La couverture chauffante est un appareil chauffant qui utilise des fils chauffants électriques pour générer de la chaleur grâce à l'électricité, ce qui constitue une application spécifique de l'effet thermique.

2. Résistance des conducteurs

Lorsque les électrons circulent le long d’un conducteur, ils entrent constamment en collision et frottent contre les atomes, produisant une sorte de résistance. Cette résistance est appelée résistance électrique. Dans différents conducteurs, la résistance subie par le courant électrique n’est pas complètement la même. Même pour le même matériau, la résistance au courant électrique est également liée à la température, à la longueur et à la section transversale du conducteur. Si la section transversale-est la même, alors plus le conducteur est long, plus la résistance est grande. Si la longueur est la même, plus la section transversale-est petite, plus la résistance est grande. C'est ce qu'on dit communément : la résistance électrique est proportionnelle à la longueur du conducteur transportant le courant-et inversement proportionnelle à sa section transversale-. Elle s'exprime généralement par la formule suivante :

Où
R - résistance du conducteur, unité : ohm ;
L - longueur du conducteur, unité : mètre ;
ρ - résistivité (voir le tableau 1 pour la résistivité des matériaux couramment utilisés) ;
S -section transversale du conducteur-surface de la section, unité : mètre carré.

Tableau 1

Les matériaux utilisés pour les fils chauffants des couvertures chauffantes sont généralement des fils de nickel-chrome ou des fils de constantan, et un petit nombre utilisent également des fils en alliage de manganèse.

3. Puissance de chauffage électrique

La puissance de chauffage électrique fait référence à la quantité de chaleur dégagée par la résistance par unité de temps. Lorsque la quantité de chaleur dégagée par unité de temps est importante, on dit qu'elle a un pouvoir calorifique élevé. Lorsque la puissance de chauffage est faible, la quantité de chaleur dégagée est également faible. La couverture chauffante est en fait un petit générateur de chaleur-puissance et basse température-. Sa puissance peut être déterminée en fonction de la surface de la couverture chauffante. Étant donné que la couverture chauffante utilise la résistance interne des fils de nickel-chrome pour générer de la chaleur pour le réchauffement, sa méthode de calcul de puissance peut suivre la méthode des circuits résistifs purs. Habituellement, la puissance d'un tel circuit peut être calculée avec les formules suivantes :

Où
P - puissance de la couverture chauffante, unité : watt ;
U - tension d'alimentation de la couverture chauffante, unité : volt ;
I - courant électrique traversant le conducteur de la couverture chauffante, unité : ampère.

Par exemple, si une couverture chauffante est connectée à une alimentation de 220 volts et que le courant qui la traverse est de 0,45 A, alors sa puissance est de 100 watts.

4. Conversion d'énergie

Les couvertures chauffantes convertissent l'énergie électrique en énergie thermique. La loi de Joule est la relation proportionnelle fixe entre l'énergie électrique et l'énergie thermique, fournissant une base pour une analyse quantitative entre elles. La chaleur Q dégagée lorsque le courant électrique traverse un conducteur est proportionnelle au carré du courant I, à la résistance R du conducteur et au temps t pendant lequel le courant passe. C'est-à-dire:

Où
0.24 -coefficient ;
Q - chaleur dégagée, unité : calorie ;
t - temps, unité : seconde.

La signification de cette formule est que lorsque le courant traverse un conducteur de résistance R, pendant le temps t, il peut produire de la chaleur I²Rt. Par exemple, une couverture chauffante de 100 watts peut libérer 86 400 calories de chaleur en une heure, calculée selon cette formule.

Étant donné que le fil chauffant génère de la chaleur uniformément, il suffit de le disposer uniformément à l’intérieur d’un tissu ou de couvertures de taille similaire à celle du lit. La chaleur générée par le fil chauffant réchauffera le tissu de surface, donnant à la surface une certaine température pour le chauffage humain. C'est-à-dire que le fil chauffant convertit l'énergie électrique en énergie thermique, forme une température de surface par conduction thermique et il existe une différence de température entre la température de surface et le fil chauffant. Étant donné que la direction principale du transfert de chaleur se fait de bas en haut, il est raisonnable d'utiliser les couvertures chauffantes comme sous-couvertures ou comme surmatelas.