Патронные нагреватели имеют изолированные резистивные нагревательные элементы, которые заключены в металлическую оболочку. Изоляция помогает максимизировать скорость теплопередачи, а также изолировать нагревательный элемент от проводящей оболочки (металлического корпуса). Патронные ТЭНы цилиндрической формы являются наиболее распространенными, но поперечное сечение нагревателя также может иметь квадратную, прямоугольную или другие нестандартные формы.
Патронные ТЭНы обеспечивают локальный нагрев в ограниченных рабочих зонах, которые требуют тщательного контроля температуры. Как правило, нагреватель устанавливается в матрице, плите или другой обработанной детали, которая передает тепло. В других применениях нагреватель непосредственно погружается в текучую среду. При использовании патронника в агрессивных средах для нагрева жидкостей оболочка нагревателя должна быть совместима с текучей средой, с которой она контактирует, и рекомендуется герметизировать конец нагревателя.
Компания «Технонагрев» производит патронные нагреватели с низкой, средней и высокой потребляемой мощностью диаметром от 3 до 50 мм стандартной и нестандартной Г-образной формы.
Стандартные патронные нагреватели
Стандартные патронные ТЭНы включают в себя никель-хромовую нагревательную спираль, которая вставляется в предварительно сформированные отверстия в керамической трубе. Добавляется наполнитель из чистого оксида магния (MgO), который окружает и поддерживает нагревательный элемент внутри корпуса и способствует передаче тепла. Эти обогреватели также имеют сварную герметичную заглушку на одном конце и изолированные провода на другом.
Обжимные патронные ТЭНы
Обжимные патронники также в своей конструкции имеют никель-хромовый нагревательный элемент, намотанный снаружи вокруг керамического сердечника. При этой конструкции нагревательный элемент находится в непосредственной близости от оболочки нагревателя. Чистый MgO добавляется для изоляции элемента от оболочки. После сборки нагреватель обжимают, и он сжимается до определенного диаметра. Эти обогреватели обладают улучшенной скоростью теплопередачи, что обеспечивает высокую плотность мощности. Они также могут работать при более высоких температурах сравнительно со стандартными патронниками и выдерживают большие ударные и вибрационные усилия без сбоев.
Причины преждевременного выхода из строя патронного ТЭНа
Преждевременный выход из строя патронных нагревательных элементов происходит либо тогда, когда тепло, выделяемое во внутреннем резистивном проводе, не рассеивается эффективно, либо, когда влага или инородные вещества просачиваются внутрь защитной оболочки, создавая короткое замыкание. Недостаточное рассеивание тепла приводит к повышенной внутренней температуре, которая может быстро испортить нагревательный элемент. Это может произойти, когда механически обработанные допуски находятся за пределами допустимого диапазона, если плотность Ватт слишком высока или устройство подключено к источнику питания с неправильным напряжением.
-
Неправильная посадка
Неправильная установка является наиболее частой причиной преждевременного выхода из строя нагревателя. Отверстие, в которое вставляют патронник, должно соответствовать жестким допускам. Патронные нагреватели с высокой плотностью Ватт еще более чувствительны, так как внутренняя температура нагревателя может быстро повыситься и поставить под угрозу срок службы устройства нагрева в целом. Для обеспечения надлежащего рассеивания тепла рекомендуемый диаметр отверстия не более чем на 0,002 дюйма больше номинального диаметра нагревателя.
Даже когда патронные нагреватели имеют полностью герметичную конструкцию, они подвержены сбоям, когда воздух, окружающий нагреватель, содержит примеси или имеет высокое содержание влаги, а выводы нагревателя не герметично закрыты. Это связано с природой изоляции MgO, который является высокогидроскопичным белым порошкообразным минералом. Когда нагреватель подвергается термоциклированию, создается вакуум, втягивающий влагу или другие загрязнения, такие как масло, что может привести к внутреннему закорачиванию.
-
Неправильно подобранная мощность
Плотность ватта нагревателя жизненно важна для его работы. Это мера плотности тепловой мощности, и чем выше ваттная плотность, тем больше потребность в тепловом рассеянии. Высокая мощность может привести к преждевременному отказу, когда потребности в рассеивании тепла не удовлетворяются, так как внутренняя температура нагревателя будет превышать пределы резистивного нагревательного элемента.
-
Неверное напряжение питания
Поскольку сопротивление фиксировано в резистивной цели, когда напряжение удваивается, увеличивается потребление тока, а также в четыре раза превышается выходная мощность. Неправильное указание напряжения питания может привести к преждевременному выходу из строя нагревателя, так как напряжение сильно влияет на мощность и количество выделяемого тепла.
«Технонагрев» имеет огромный опыт проектирования резистивных нагревательных элементов. Мы предоставляет широкий спектр вариантов контактных выводов и материалов оболочки с возможностью изготовления полностью герметичных нагревателей. Наши специалисты обладают обширными знаниями в проектировании нагревателей как стандартной сборки, так и устройств способных работать в самых разных средах требующих повышенной безопасности.
Выбор мощности нагревателя и термоциклирование
Мощность зависит от нескольких факторов, в том числе и от нагреваемой текучей среды, желаемой рабочей температуры и параметров процесса, таких как скорость потока. В общем, рабочая температура обратно пропорциональна предполагаемой плотности мощности. Дополнительные соображения принимаются при нагревании жидкости до точки, близкой к ее точке кипения, поскольку фазовые изменения резко снижают ее возможности теплопередачи. Высоковязкие жидкости или вещества, которые имеют тенденцию к коксованию или карбонизации требуют низкой плотности мощности. Сильно коррозийные растворы также нуждаются в низкой ваттной плотности, так как повышенная ваттная плотность увеличивает вероятность коррозии и резко сокращая срок службы корпусной основы нагревателя.
Выбор неправильной мощности может отрицательно повлиять на реакцию тепловой системы, но это не единственный фактор, который следует учитывать. Существует четыре основных элемента любой тепловой системы, включая тепловую нагрузку, источник тепла, устройство теплопередачи и регулятор температуры.
Температура, передаваемая нагревательным элементом, зависит от мощности, а нагревательный элемент правильного размера обеспечит идеальный тепловой отклик. Оптимальная мощность обеспечивает цикл включения / выключения 50/50, который предотвращает или сводит к минимуму погоню или превышение температуры. Для более точного термоконтроля можно использовать устройства переменного напряжения или твердотельные контроллеры.
Дополнительно следует уделить внимание размещению чувствительного элемента. В тех случаях, когда тепловая нагрузка относительно устойчива, чувствительный элемент должен быть расположен ближе к источнику тепла, в то время как сильно изменяющиеся тепловые требования лучше всего определяются путем размещения чувствительного элемента вблизи рабочей зоны.
Выбор устройства так же важен, как и физическая структура системы. Надлежащая конфигурация тепла и нагрузки, теплоноситель или устройства и контуры обратной связи — все это важно для создания надежной и эффективной системы нагрева.
Допуски
Точность допуска является единственным наиболее важным фактором, влияющим на скорость теплопередачи и срок службы нагревательного элемента. Точная посадка позволяет пользователям достичь высокой эффективности, исключая перегрев нагревателя. При просверливании и подготовке отверстий для нагревателя следует соблюдать особую осторожность, чтобы обеспечить гладкую поверхность, увеличивающую площадь контакта между теплообменным устройством и патронником.
Надеемся, что предоставленная информация поможет вам в выборе патронного ТЭНа и облегчит его обслуживание для возможности длительного функционирования. Если у вас возникли вопросы по патронным ТЭНам или другим промышленным нагревателям, свяжитесь с нашим консультантом. Мы с удовольствием поможем вам подобрать нагревательное устройство, которое максимально обеспечит необходимый уровень теплоотдачи вашему оборудованию. У нас вы можете заказать нагреватели в неограниченном количестве. Мы не являемся дилерами, «Технонагрев» непосредственный производитель промышленных нагревателей широкого диапазона для различных производственных направлений. Наши изделия проходят ряд аттестаций перед поставкой к клиенту и соответствуют установленным требованиям ГОСТ.
