Kvapaliny na prenos tepla a ponorenie: iný súbor pravidiel
Keď sa ohrievač kaziet používa na ohrev kvapalín namiesto pevných kovových blokov alebo foriem, celá tepelná krajina sa dramaticky zmení. Ponorný ohrev-vody, hydraulických olejov, teplonosných kvapalín, chemických kúpeľov alebo potravinárskych-kvapalín-ukladá úplne iný súbor obmedzení na 440 V kazetový ohrievač v porovnaní so suchými, vodivými aplikáciami. Dominantnou premennou už nie je vhodná tolerancia alebo vodivosť formy; je to schopnosť tekutiny odoberať teplo z povrchu plášťa konvekciou, vedením a-príležitostne-varom.
V prostredí pevného kovu je prenos tepla predvídateľný a relatívne rovnomerný, pričom sa spolieha na tesný kontakt kovu-na{1}}kov a vysokú tepelnú vodivosť ocele alebo hliníka (25–237 W/m·K). Odvod tepla v kvapaline závisí od vlastností kvapaliny: tepelná vodivosť, merná tepelná kapacita, viskozita, hustota, rýchlosť prúdenia a správanie pri -fázovej zmene. Voda so svojím vysokým špecifickým teplom (4,18 kJ/kg·K), vynikajúcou tepelnou vodivosťou (≈0,6 W/m·K) a nízkou viskozitou prudko prúdi aj v tichých nádržiach, čo umožňuje relatívne vysoké hustoty wattov. Ohrievač 440 V kazety s menovitým výkonom 10–20 W/cm² (alebo 60–130 W/in²) môže bezpečne fungovať v cirkulujúcej alebo miešanej vode, pričom udržiava teplotu plášťa iba 20–50 stupňov nad teplotou kvapaliny.
Porovnajte to s viskóznymi olejmi alebo teplo{0}}kvapalinami. Ťažké minerálne oleje, syntetické termálne oleje alebo glykolové zmesi majú oveľa nižšiu tepelnú vodivosť (0,1 – 0,15 W/m·K), vyššiu viskozitu (10 – 1 000 cP oproti . 1 cP pre vodu) a horšiu prirodzenú konvekciu. V podmienkach stagnácie alebo nízkeho-prúdenia sa bezprostredne susediaca s plášťom vytvorí hraničná vrstva horúcej, menej{9}}viskóznej tekutiny. Táto vrstva izoluje ohrievač, čo spôsobuje prudké zvýšenie teploty plášťa. Ak je wattová hustota príliš vysoká, povrch môže prekročiť limit teploty filmu tekutiny-často 250 – 350 stupňov v prípade mnohých olejov-spôsobujúcich tepelné praskanie, oxidáciu alebo polymerizáciu. Výsledkom je „koksovanie“: na plášti sa vytvára tvrdá čierna uhlíková usadenina. Koks je vynikajúci tepelný izolant (vodivosť<0.1 W/m·K), trapping heat inside the heater, driving internal wire temperatures far beyond safe limits, and accelerating oxidation, insulation breakdown, and eventual burnout.
Pre 440V ponorné aplikácie je výber hustoty wattov pravdepodobne tým najdôležitejším rozhodnutím. Všeobecné priemyselné usmernenia zahŕňajú:
- Voda a vodné roztoky: 10–25 W/cm² (60–160 W/in²) prijateľné pri dobrej cirkulácii; až 30–40 W/cm² v aplikáciách s núteným-prúdením alebo varom.
- Ľahké oleje (nízka viskozita, napr. hydraulická kvapalina): 5–10 W/cm² (30–65 W/in²).
- Ťažké oleje, teplonosné kvapaliny alebo viskózne médiá: maximálne 2–5 W/cm² (13–32 W/in²), aby zostali pod prahovými hodnotami pre koksovanie.
- Chemikálie náchylné na rozklad (kyseliny, rozpúšťadlá): často 1–3 W/cm² s agresívnym miešaním.
Tieto limity nie sú ľubovoľné; odvodzujú sa z empirických údajov a špecifikácií výrobcu kvapaliny pre maximálnu teplotu filmu. Ich prekročenie-aj nakrátko-spustí koksovanie, ktoré sa vytvorí ako snehová guľa: izolačná vrstva si vynúti vyššiu teplotu plášťa, viac koksovania a rýchle zlyhanie, často v priebehu týždňov namiesto rokov.
Voľba materiálu plášťa získava zvýšený význam pri ponorení. Zatiaľ čo nehrdzavejúca oceľ 304 alebo 316 poskytuje primeranú odolnosť proti korózii voči vode, jemným olejom a mnohým chemikáliám, agresívne prostredie si vyžaduje modernizáciu. Roztoky s vysokým-chloridom, kyseliny alebo chlórované zlúčeniny napádajú nehrdzavejúcu oceľ prostredníctvom bodkovania a korózneho praskania-napätím. Zliatiny chrómu Incoloy 800 alebo 825 -niklu-železa-s vynikajúcou odolnosťou voči chloridovým jamkám, oxidácii a nauhličeniu-sa stávajú štandardom pre náročné chemické alebo vysokoteplotné{14}}olejové kúpele. Pre extrémne korozívne látky (koncentrované kyseliny, roztavené soli) môžu byť potrebné titánové, Hastelloy alebo fluoropolymérové konštrukcie. Plášť je jedinou elektrickou bariérou; pri akomkoľvek porušení hrozí únik prúdu do tekutiny, čo môže viesť k úrazu elektrickým prúdom alebo elektrolýze.
Inštalačné a prevádzkové pravidlá sa tiež výrazne líšia od suchých aplikácií:
- Vyhrievaná dĺžka musí zostať vždy úplne ponorená. Čiastočné ponorenie vytvára suchú zónu na rozhraní kvapalina-vzduch, kde sa hustota wattov účinne stáva nekonečnou (bez konvekcie), čo spôsobuje okamžité roztavenie alebo prasknutie plášťa.
- Používajte prírubové držiaky, skrutkové zátky alebo závitové puzdrá so správnymi tesneniami, aby ste zabezpečili tesnosť-tesnosti a elektrické koncovky zostali suché a chladné.
- Zahrňte nízko{1}}vypínacie-snímače alebo plavákové spínače na deaktiváciu ohrievača-, ak hladina kvapaliny klesne.
- Vždy, keď je to možné, zaistite miešanie alebo nútenú cirkuláciu (čerpadlá, miešadlá), aby ste prerušili hraničné vrstvy a umožnili vyššiu bezpečnú hustotu.
- V prípade viskóznych tekutín zvážte orientáciu spodného-vstupu alebo bočného{2}}vstupu, aby ste podporili prirodzené konvekčné prúdy.
Úspech pri ohreve kvapaliny závisí od rešpektovania tepelnej povahy média. Každá kvapalina má zverejnené maximálne prípustné teploty filmu a odporúčané hustoty vo wattoch; ignorovanie týchto vedie k hromadeniu koksu, kontaminácii tekutín, neefektívnosti procesu a poruche ohrievača. Výberom konzervatívnych wattových hustôt pre viskózne alebo stagnujúce médiá, výberom zliatin plášťa zodpovedajúcich chemickej kompatibilite, zaistením konštantného úplného ponorenia a podporou pohybu tekutiny, poskytujú 440V ohrievače kaziet spoľahlivý výkon s dlhou-životnosťou pri ponorení. Pravidlá sa líšia od vyhrievania foriem, ale ak ich dodržíte, ponorné aplikácie môžu dosiahnuť rovnakú viac{5}}ročnú spoľahlivosť, akú majú suché inštalácie-bez tichej hrozby koksovania, ktorá premení dobrý ohrievač na nákladné zlyhanie.
