Нагреватели - это системы или устройства, используемые для подачи тепловой энергии или повышения температуры различных предметов, материалов или оборудования. Нагреватели используются во многих отраслях и сферах применения, от обогрева, где основной целью является нагрев воздуха, до промышленного нагрева. К примеру, кольцевые нагреватели применяются для нагрева цилиндрических объектов, а греющие кабели и ленты используются для обертывания труб или клапанов, чтобы их нагреть. Существуют также специальные нагреватели, используемые для промышленных процессов, такие как индукционные нагреватели, спиральные и кабельные нагреватели, а также трубчатые и погружные нагреватели для нагрева жидкостей. Некоторые нагреватели могут использоваться как автономные устройства, такие как инфракрасные панели, в то время как другие должны применяться в составе оборудования, как в случае с патронными ТЭНами и кольцевыми нагревателями.
В этой статье будут рассмотрены различные типы нагревательных элементов, которые используются как в быту, так и в промышленности.
Тип и стиль используемого нагревателя определяется несколькими важными соображениями.
-
Предполагаемая сфера использования. Область применения нагревателя определяет, нужно ли передавать тепловую энергию к определенной форме поверхности, например, с помощью кольцевого нагревателя, или же нужно просто подогреть воздух, например, с помощью металлического ТЭНа.
-
Механизм передачи тепла. Нагревание может осуществляться за счет конвекции, теплопроводности или излучения. Различные типы нагревателей используют эти фундаментальные основы термодинамики и применяют эти принципы для выработки и распределения тепловой энергии для желаемых материалов или предметов.
Давайте рассмотрим наиболее распространенные типы нагревателей.
Кольцевые нагреватели
Кольцевые хомутовые нагреватели - это устройства, которые охватывают цилиндрические формы, обеспечивая тепло по всей их окружности. Основные характеристики включают физические размеры, в том числе ширину кольца, толщину и внутренний диаметр, а также тип нагревательного элемента, электрические требования и диапазон температур. Кольцевые нагреватели используются в основном для подогрева цилиндра или сопла экструдеров и термопластавтоматов, а также для нагрева содержимого цилиндрических форм, таких как трубы или банки. Обычно хомутовые ТЭНы состоят из нагревателя и зажимной системы для его крепления к поверхности. Доступны многие размеры и типы, включая миканитовые, керамические, сопловые, латунные и алюминиевые.
Патронные нагреватели
Патронные нагреватели представляют собой цилиндрические нагревательные устройства, помещенные в соответствующие отверстия, которые передают тепло окружающим материалам. В этих типах нагревателей обычно используется резистивный нагрев, при котором электрический ток пропускается через катушку с нихромовой проволокой, сопротивление которой вызывает выделение тепла. Основные характеристики включают физические размеры, максимальную температуру, электрическую мощность и удельную мощность. Патронные нагреватели используются в основном для нагрева металлических пресс-форм или аналогичных элементов в промышленных операциях и процессах, включая литье под давлением или сварку пластмасс.
ТЭНП помещается в плотно прилегающее отверстие, чтобы обеспечить хороший токопроводящий контакт по всей поверхности ТЭНа с нагреваемым материалом. Патронные нагреватели Хитл доступны в различных диаметрах и длинах, включая квадратные и другие нестандартные конфигурации, варианты выводов и номинальную мощность. Обычно они имеют размер, соответствующий желаемой плотности мощности (измеряемой по мощности на единицу площади поверхности) и определяемой условиями сферы использования.
Литые алюминиевые нагреватели
Литые нагреватели представляют собой ТЭНы, которые непосредственно встраиваются в алюминий во время процесса литья, обеспечивая тем самым интегрированную сборку нагревательного элемента с физической структурой. Эти типы нагревателей имеют преимущество максимальной передачи тепловой энергии через литой материал, таким образом, работают с максимальной эффективностью.
Литые нагреватели на оборудовании обеспечивают хорошую теплопередачу, поскольку площадь контакта максимальна. Нагреватель может быть в различных формах: кольцевой, плоский, Г-образный, в зависимости от формы отливки и требований к применению.
Керамические нагреватели
Керамические ТЭНы состоят из нагревательных спиралей, встроенных в панели или модули из изоляционного материала или огнеупорного волокна. С применением керамических изоляторов изготавливаются кольцевые и плоские керамические нагреватели, ленточные керамические ТЭНы, нагреватели для печей отжига, а также керамические сухие ТЭНы.
Циркуляционные нагреватели
Циркуляционные нагреватели представляют собой нагревательные блоки или резервуары, в которых вставленные сухие ТЭНы передают тепло жидкостям, когда они проходят через резервуары. Выбор материала для элементов циркуляционного нагревателя должен отражать свойства нагреваемой жидкости.
Спиральные нагреватели и гибкие ТЭНы
Спиральные нагреватели представляют собой миниатюрные трубчатые нагревательные устройства, которые обычно имеют форму спирали и имеют различные профили поперечного сечения (круглые, квадратные или прямоугольные). Гибкие ТЭНы могут принимать различную форму для соответствия конфигурации поверхности. Данные типы нагревателей используются в основном в индустрии литья под давлением, чтобы гарантировать надлежащий нагрев инжекционных форсунок и коллекторов пресс-формы, но могут использоваться и в других отраслях, например, для нагрева стержней, труб и трубок.
Нагреватели для бочек
Поясные нагреватели - это гибкие нагревательные системы, которые снаружи прикрепляются к бочкам или ведрам. Силиконовые поясные нагреватели специально разработаны для размеров бака или бочки, чтобы обеспечить надлежащую теплопередачу, и могут быть обернуты и закреплены при помощи нескольких типов креплений. Силиконовые нагреватели для бочек обычно оснащены блоками контроля температуры.
Кабельные и ленточные нагреватели
Греющие ленты и кабели ЭНГЛ - это нагревательные устройства, которые обычно оборачиваются вокруг труб, чтобы предотвратить замерзание или поддерживать постоянную температуру. Они доступны в форме ленты или кабеля различной ширины и длины.
Инфракрасные излучатели
Инфракрасные нагреватели - это нагревательные элементы, которые используют инфракрасную передачу тепла. Инфракрасные нагреватели используются в основном для обогрева, сушки, термоформования. ИК нагреватели бывают керамическими или кварцевыми.
Трубчатые нагреватели
Трубчатые нагреватели представляют собой металлические трубки, содержащие электрические нагревательные спирали, которые могут принимать различные формы. Трубчатые нагреватели используются в основном для процессов нагрева, включая нагрев жидкостей погружением. Трубчатому нагревателю может быть придана любая индивидуальная форма в зависимости от области применения, и он может иметь несколько вариантов материалов в зависимости от нагреваемого вещества, например продуктов питания или коррозионных материалов. Их также можно прикрепить к поверхности.
Сферы применения и отрасли
Области применения нагревателей разнообразны. Один из способов охарактеризовать применение нагревателей - разделить использование по тому, является ли функция нагревателя прямым нагревом воздуха, нагреванием воды, безконтактным или контактным нагревом. Имея это в виду, общие области применения обогревателей включают:
-
Подогрев воздуха в домах, зданиях, автомобилях, грузовиках, поездах, самолетах или других закрытых конструкциях для общего экологического комфорта с помощью конвекции
-
Нагрев воды для бытового использования или потребления за счет теплопроводности, включая воду для купания, бассейнов и спа, прачечной или других применений
-
Нагревание таких материалов, как клеи, адгезивы, пластмассы, каучуки или другие формуемые вещества, как часть производственного процесса для улучшения пластичности или текучести материалов или для облегчения отверждения
-
Нагревание бочек, контейнеров и других твердых форм, которые могут содержать жидкости или твердые вещества и которые нагреваются за счет теплопроводности от нагревателя к контейнеру и его содержимому
-
Нагрев труб и клапанов для улучшения потока материалов в трубопроводных системах и предотвращения повреждений из-за низкотемпературных условий.
-
Обогрев предметов и людей с использованием инфракрасной энергии для ускорения сушки, термоформования или использования конвективного обогрева в открытых помещениях.
-
Нагрев жидкости за счет прямого контакта с погруженным источником нагрева
Рекомендации по выбору нагревателя
При выборе нагревательного элемента сначала разберитесь в предполагаемом варианте использования.
-
Механизм передачи тепловой энергии. Будет ли объект нагреваться за счет теплопроводности, которая предполагает прямой контакт поверхности с нагревательным элементом, или конвекция или излучение будут механизмом передачи? Для разных типов нагревателей используются разные методы нагрева.
-
Определите необходимые варианты источника питания. Какие напряжения и токи доступны, переменного или постоянного тока? Существуют ли какие-то условия в предполагаемой среде использования, которые могут ограничить применение некоторых вариантов мощности нагревателя? Например, для нагрева масла или нефтепродуктов нужны специальные нагреватели с низкой плотностью мощности.
-
Какие требования к нагреву? Ожидается ли, что нагреватель будет периодически включаться и выключаться для поддержания температуры? Какое время требуется для достижения желаемой температуры? Какая ожидается потеря тепла в предполагаемой среде использования? Проблематичен ли перегрев? Цель должна состоять в том, чтобы установить верное значение плотности мощности, необходимой для нагревателя, обычно измеряемой в ваттах на квадратный сантиметр, которое соответствует требованиям к нагреву для конкретного оборудования. Это может потребовать проведения теплового анализа для определения необходимой плотности мощности.
-
Какой форм-фактор нужен? Поскольку некоторые типы нагревателей разработаны с учетом определенного форм-фактора, например кольцевые нагреватели и плоские нагреватели, знание форм-фактора или геометрии нагреваемого объекта поможет определить варианты нагревателей, которые можно использовать наиболее эффективно.
-
Какой уровень контроля температуры требуется для нагреваемого объекта? Чем выше степень контроля температуры, тем сложнее будут возможности измерения и мониторинга, что может повлиять на выбор вариантов нагревателя и стоимость реализации.
В этой статье представлено краткое изложение основных типов нагревателей, обычно используемых в промышленном оборудовании. Для получения дополнительной информации о наших нагревателях, звоните нам по телефону или вы можете просмотреть подробную информацию о конкретных товарах на нашем сайте в каталоге нагревателей Хитл.
