吹风机的工作原理

由:杰西卡Toothman&安Meeker-O康奈尔

如果没有吹风机,冬天的早晨通勤将会更加不愉快。
如果没有吹风机,冬天的早晨通勤将会更加不愉快。
Razmaz /石+ /盖蒂图片社

许多人都熟悉洗头、吹干头发和做发型的日常程序。虽然头发最终会自己干,如果给了足够的时间,大多数人会吹风机以加快这一过程。虽然科学可能已经证明了湿头发和感冒之间的联系是错误的,但坐在满是湿头发的头上并不是一件有趣的事情,尤其是在冬天。

吹风机,也被称为吹风机,首次销售于20世纪20年代。一开始,电吹风使用起来相当危险——当他们把电吹风掉进充水的水槽和浴缸时,数百人被电死。

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然而,这在今天已经不太可能了,因为接地故障断路器(GFCI).自1991年以来,美国联邦法律要求所有的便携式电吹风,以保护你不小心把一个在插电时掉进水里的电吹风[来源:CSPC]。这适用于吹风机是开还是关。一个GFCI是在许多家用电器上都能找到的较大的极化插头。当它们被插入时,GFCI会监测从墙上插座的一个插槽通过电路流回另一个插槽的电流量。如果它们检测到电流泄漏,就会使电路跳闸。(参见GFCI插座是如何工作的?详情)。

如果你把没有插电的电吹风丢进水里会发生什么?因为没有电流源,所以不会有触电的风险,但如果电吹风的所有部件都湿了,肯定会损坏它。所以,不管有没有插电,把它扔进浴缸都不是个好主意。

你有没有想过吹风机里有什么成分能让热空气穿过头发而不烫伤头皮?继续往下读,看看为什么你不会发出嘶嘶声。

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吹风机基础知识

在吹风机里。电机驱动风扇(左)和加热元件(右)。
在吹风机里。电机驱动风扇(左)和加热元件(右)。

你几乎可以在任何一家药店或折扣店找到这样的吹风机。基本模型有两个开关,一个来扭转他们打开和关闭一个控制气流速度.有些型号有一个额外的开关,也可以让您调节温度的气流。

这个吹风机通过加快速度使头发变干蒸发头发表面的水分吹风机发出的热空气增加了每根头发周围空气的温度。因为暖空气比室温下的空气含有更多的水分,更多的水会从你的头发流向空气。温度的升高也使水滴中的单个分子更容易克服彼此间的吸引力,从液体状态变为气体状态。

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自从电吹风问世以来,已经为不同的设计获得了数千项专利,但大多数专利只是调整了电吹风的外包装,让它看起来更美观,更吸引人。除了增加了一些安全功能,吹风机内部的操作系统多年来没有太大的变化。

吹风机只需要两个部件就可以产生吹干头发的热风:

  • 一种简单的电动风扇
  • 一个加热元件

吹风机利用电机驱动的风扇和加热元件将电能转化为电能对流热.整个机制非常简单:

  1. 当您插入吹风机并将开关转到“on”时,电流流过吹风机。
  2. 电路首先向加热元件供电。在大多数吹风机中,这是一根裸露的、卷曲的电线,但在更昂贵的机型中,可以使用更花哨的材料,比如注入电气石的陶瓷涂层。
  3. 然后电流使电流变小电动马达旋转,旋转风扇。
  4. 风扇产生的气流被引导至吹风机筒体下方,并通过加热元件。
  5. 当空气流过加热元件时,产生的热量通过以下方式加热空气:强制对流
  6. 热空气从桶的末端流出。

现在我们已经有了热量,请继续阅读,了解吹风机是如何让热量流动的。

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空气流量

小的黑色风扇位于电机顶部。电机旋转风扇。空气通过吹风机侧面的开口吸入。
小的黑色风扇位于电机顶部。电机旋转风扇。空气通过吹风机侧面的开口吸入。

首先,电吹风是如何产生如此强烈的气流的?这个模型使用一个小的风扇看起来像水轮机(即水轮机)。与利用流动水的势能发电的水轮不同,吹风机中的风扇使用电能产生气流。小电机实际上位于风扇内部,风扇牢固地连接在电机的尖端。当向电机供电时,电机和连接的风扇都旋转。分风机叶片的垂直运动将空气通过小圆盘吸入空气入口在吹风机的侧面外壳中。这些孔被一个安全的屏幕这也可以防止其他物体(比如你的头发)被吸进去。然后,空气被吹下吹风机的桶。

大多数吹风机(包括这个)都有高低气流设置。在吹风机的使用说明书中,你会看到这被称为高速或低速,因为改变气流需要调节电机转动的速度。这是非常简单的通过改变电流通过电路给电机的部分。当电源不足时,电机和风扇旋转缓慢。通过吹风机的空气变少了。功率越大,马达就会加速。风扇快速旋转,吸入更多的空气,增加了气流。

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更新更贵的电吹风系统不仅能输送热空气,还能以带电粒子的形式输送充满离子的热空气。使用这项技术的公司声称,它可以帮助头发更快地干燥,消除静电,变得更健康、更光滑、更有光泽。据说减少静电有助于头发更易于打理,不容易吸引灰尘和灰尘。离子发生器可以在许多不同的设计原理图中显示,并位于吹风机的不同位置。

在下一页中,当我们仔细观察这些有阵风的小器具是如何使我们的头发变干的时候,事情就会真正开始升温。

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加热吹风机

加热元件由缠绕在绝缘板上的镍铬合金线组成。

大多数吹风机的加热元件是光秃秃的线圈镍铬合金线那是用绝缘云母板包裹的。

镍铬线是镍和铬两种金属的合金。这种合金用于许多家庭产品的加热元件,从卷发器到烤面包机.镍铬线有两个特点,使它成为一个良好的发热量:

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  • 与铜线之类的东西相比,它是一种不良导体。这就给了合金足够的电阻,使其能够从所有流入它的电流中获得热量。
  • 加热时不会氧化。其他金属如铁锈在烤面包机和吹风机中使用的温度下很快就会生锈。

由风机产生的气流被吹风机外壳的形状强迫通过加热元件。当空气最初进入桶时,它比镍铬合金丝冷得多,所以热量从丝流向空气。当空气被风扇推动并对流时,它被较冷的空气所取代,循环往复。

从干燥器中出来的空气温度取决于:

  • 提供给加热元件的电源。瓦数越高,加热元件产生的热量就越多,并转移到空气中。早期的电吹风只能产生大约100瓦的热量,但现在的电吹风可以产生高达2000瓦的热量,使头发干燥得更快[来源:舒尔勒].提供高热和低热设置的吹风机会改变电源,以调节气流的温度。这些模型是有线的,这样你可以翻转开关,切断加热元件供电电路的一部分。
  • 空气在烘干机桶内被镍铬丝加热的时间。大多数吹风机将这一时间限制在大约半秒,以防止空气温度过高。

现在比较常见的是加热元件上有陶瓷涂层的吹风机。有多种不同的配置,据说陶瓷涂层的加热元件加热更均匀、更有效。也很流行在陶瓷中注入一些材料,如粉碎的电气石,据说这有助于产生f离子和理想热流。

请继续阅读下一页,了解电吹风的所有安全功能,以及它们如何防止过热和火灾等危险事故。

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吹风机的安全

隔热板防止吹风机筒变得太热。
隔热板防止吹风机筒变得太热。

吹风机背后的基本想法相当简单,但生产一个大规模消费需要一些艰苦的思考安全特性.制造商必须预测他们的吹风机可能会被滥用。然后,他们试图设计一种产品,在最广泛的条件下是安全的。

除了我们在第一页了解到的接地故障电路断续器,以下是吹风机通常具有的其他一些安全特性:

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  • 安全断路开关-超过140华氏度(约60摄氏度)的温度会灼伤你的头皮[来源:哈丁].为了确保从桶里出来的空气不会接近这个温度,吹风机有某种类型的热传感器,当温度上升太多时,它会跳闸电路并关闭电机。这款吹风机和其他许多电吹风一样简单双金属片作为切断开关。
  • 双金属片-由两种金属薄片制成,它们在受热时都会以不同的速率膨胀。当电吹风内部的温度上升时,金属条会发热并弯曲,因为其中一块金属片比另一块长得更大。当它达到某一点时,它会触发一个开关,切断吹风机的电源。(有关双金属条的更多信息,请参阅温度计的工作原理).
  • 热熔断器-为了进一步防止过热和着火,加热元件电路中通常包括一个热保险丝。如果温度和电流过高,该保险丝将熔断并断开电路。
  • 绝缘-如果没有适当的绝缘,吹风机的外部会变得非常热。如果你在使用后抓住它的桶,它可能会严重烫伤你的手。为了防止这种情况,吹风机有一个防热罩塑料桶上的绝缘材料。
  • 防护屏—当风扇叶片转动时,空气被吸进吹风机,吹风机外面的其他东西也被拉向进风口。所以你才会找到窃听器屏幕覆盖干燥器两侧的气孔。在你使用吹风机一段时间后,你会发现大量的棉绒堆积在屏幕的外面。如果这在吹风机内部堆积,它将被加热元件烧焦,甚至可能堵塞电机本身。即使有了这个筛子,你也需要定期从筛子上取下棉绒。过多的棉绒会阻碍气流进入吹风机,吹风机会过热,带走镍铬合金线圈或其他类型加热元件产生的热量的空气会减少。较新的吹风机采用了来自美国的一些技术干衣机:一个可拆卸的线头屏幕那更容易清洗。
  • 前格栅-吹风机桶的末端有一个烧烤架,烧烤架的材料可以承受吹风机发出的热量。这个屏幕让小孩子(或其他特别好奇的人)很难把他们的手指或其他物体伸进烘干机的桶里,在那里他们可能会因为接触到加热元件而被烧伤。

想要了解更多关于其他家用电器的信息,无论是通过烘干衣服、烤面包还是发动汽车,让你的马达运转起来,请浏览下一页的一堆有趣的链接。

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来源

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  • 塔巴克,爱德华,鲁根斯,弗雷德里克。《地球科学第11版》培生Prentice Hall出版社,2006年。(8/28/2008)
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