Design element de încălzire cu aripioare: densitate în wați, materiale și selecție a fluxului de aer

A element de încălzire cu aripioare există dintr-un singur motiv: pentru a transfera mai multă căldură în aerul în mișcare fără a împinge temperatura învelișului peste limita materialului. Într-un încălzitor cu conducte care transportă o sarcină de încălzire a aerului de 150 kW, un pachet tubular gol poate avea nevoie de mai mult de două ori lungimea încălzită a unui pachet cu aripioare pentru aceeași temperatură de ieșire. Aripioarele înmulțesc suprafața exterioară cu aproximativ 3,4 până la 7,8 ori, în funcție de pasul aripioarelor, înălțimea aripioarelor și dacă aripioarele sunt înfășurate, sertizate sau lipite.

Efectul practic este o densitate mai mică de wați pe manta, o temperatură mai scăzută a metalului și o durată de viață mai lungă în același flux de aer. Majoritatea elementelor de încălzire industriale cu aripioare sunt serpentine de rezistență în interiorul tuburilor din oțel inoxidabil sau Incoloy, cu aripioare din oțel carbon, oțel inoxidabil sau aluminiu atașate la exterior. Acestea apar în încălzitoarele de conducte, cuptoare, tuneluri de uscare, cuțite de aer transportoare și sisteme de recirculare a aerului în care partea de aer este blocajul.

Ce face un element de încălzire cu aripioare diferit de un tub gol

Diferența este încărcarea la suprafață. Adăugarea aripioarelor mărește suprafața disponibilă pentru convecție, astfel încât aceeași putere termică poate fi obținută la o temperatură mai scăzută a mantalei. Temperatura mai scăzută a mantalei încetinește oxidarea, reduce stresul termic și protejează firul de rezistență împotriva coroziunii accelerate.

Această comparație nu înseamnă că un element cu aripioare este întotdeauna alegerea mai bună. În cuptoarele de vopsea cu praf sau în uscătoarele textile grele cu scame, aripioarele se pot bloca. Un element cu aripioare blocat se comportă apoi ca un tub gol care rulează la o densitate de wați mult mai mare, ceea ce accelerează arderea. Calea fluxului de aer, configurarea filtrului și accesul la întreținere trebuie să facă parte din proiectare.

Materiale ale învelișului elementului de încălzire cu aripioare și limite de densitate în wați

Pentru încălzirea cu aer, prima decizie materială este teaca, nu aripioare. Învelișul trebuie să supraviețuiască celei mai înalte temperaturi de suprafață pe care o poate atinge elementul în condiții de curgere normală și în cazul unei eșecuri de curgere blocată, deoarece aripioarele trebuie doar să conducă căldura în aer.

Oțelul inoxidabil 304 este implicit pentru aer curat până la 600 de grade C. Oțelul inoxidabil 321 adaugă titan pentru o rezistență mai bună la fluaj. Incoloy 800 are o rezistență mai puternică la oxidare la temperaturi înalte și este comun în cuptoare. Oțelul inoxidabil 310S se ocupă de cele mai ridicate temperaturi în conducte, dar costă mai mult și este mai greu de format în pasuri strânse ale aripioarelor.

Ce efectuează pasul aripioarelor asupra performanței

Pasul mai strâns al aripioarelor mărește multiplicatorul suprafeței, dar crește și căderea de presiune și creează fante înguste în care se poate depune praful. Sub pas de 5 mm, pelicula de aer dintre aripioare începe să se apropie de grosimea stratului limită la viteză mică, iar suprafața suplimentară adaugă puțin transfer de căldură.

Configurații ale elementelor de încălzire cu aripioare pentru încălzitoare și cuptoare cu conducte

Forma este a doua decizie după material. Un element cu aripioare în formă de I este cel mai simplu design traversant pentru fluxul de aer orizontal. Oferă o lungime dreaptă încălzită, o expansiune previzibilă și o înlocuire ușoară de la panoul de acces la conducte.

Tub de încălzire cu aripioare în formă de I pentru flux orizontal de aer Elementul cu aripioare în formă de I este cel mai simplu design traversant, oferind lungime dreaptă încălzită, expansiune previzibilă și înlocuire ușoară, făcându-l ideal pentru fluxul de aer orizontal în încălzitoarele de conducte. Vizualizare produs →

Un element cu aripioare în formă de U obține o lungime mai încălzită într-o conductă scurtă fără a adăuga fitinguri de capăt suplimentare. Cotul de întoarcere reduce numărul de pătrunderi în perete, ceea ce contează în carcasele sub presiune sau izolate.

Tub de încălzire cu aripioare în formă de U pentru conducte scurte Elementul cu aripioare în formă de U maximizează lungimea încălzită în conductele scurte, reduce pătrunderea în perete și asigură o distribuție uniformă a căldurii, făcându-l potrivit pentru carcase sub presiune sau izolate. Vizualizare produs →

Elementele cu aripioare pătrate și în formă de O funcționează în carcasele de încălzire a suflantei unde miezul de încălzire trebuie să fie compact. Calea perimetrală continuă oferă o suprafață mare în interiorul unui profil mic de carcasă.

Tub de încălzire cu aripioare pătrate pentru carcase compacte Tubul cu aripioare pătrate oferă o rigiditate structurală crescută și un traseu perimetrul continuu pentru o suprafață mare în carcase compacte de încălzire cu suflante, asigurând un transfer eficient de căldură și durabilitate. Vizualizare produs →

Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. (Yading) construiește aceste configurații ca parte a gamei sale de tuburi de încălzire cu aripioare. Alegerea nu este pur geometrică. Într-o conductă verticală, elementele în formă de U ar trebui să fie orientate cu capătul deschis în jos, astfel încât condensul să nu se acumuleze în cot. Într-un cuptor orizontal, elementele în formă de I montate peste fluxul de aer creează o perdea termică uniformă. Formele pătrate și O sunt de obicei selectate pentru a maximiza suprafața în interiorul unei carcase circulare sau pătrate.

Orientarea montajului afectează durata de viață

Același element poate dura de două ori mai mult într-o orientare și se poate arde rapid în alta. Montarea afectează modul în care se scurge condensul, modul în care aripioarele aruncă praful și cât de uniform ajunge aerul la suprafața încălzită. Examinați structura mecanică înainte de a confirma desenul încălzitorului.

O secvență de specificații practice

Cel mai rapid mod de a obține un element de încălzire cu aripioare fiabil este să îl specificați în aceeași ordine pe care o calculează un inginer: sarcina de aer, încărcarea la suprafață, materiale, geometrie, alimentare electrică și control.

1. Definiți debitul masei de aer și creșterea temperaturii. Utilizați valoarea nominală reală a ventilatorului, nu dimensiunea nominală a conductei, deoarece puterea de căldură depinde de kilogramele de aer pe oră.
2. Calculați puterea brută. Înmulțiți debitul de masă cu căldura specifică a aerului și creșterea necesară a temperaturii, apoi adăugați o marjă de siguranță pentru pierderile în conducte.
3. Setați o densitate maximă de wați. Începeți sub 4,0 W/cm2 pentru lucrul standard în cuptor și sub 3,0 W/cm2 dacă aerul conține ceață de ulei sau dacă debitul poate scădea brusc.
4. Alegeți materialele pentru teaca și aripioare. Potriviți mantaua la temperatura maximă posibilă a aerului și potriviți metalul cu aripioare cu puritatea fluxului de aer.
5. Selectați configurația mecanică. Alegeți o formă I, U, pătrată, O, W sau personalizată pe baza dimensiunilor conductei, a planului de montare și a accesului de întreținere.
6. Confirmați tensiunea, faza și rutarea cablurilor. Circuitele trifazate de înaltă tensiune reduc curentul, dar modifică și carcasa conexiunii și distanțele de fuga necesare la capătul terminalului.

Fabricile cu o gamă largă de produse gestionează rapid acest proces. Fabrica Yading produce peste 500.000 de elemente de încălzire pe an și exportă în peste 25 de țări, ceea ce înseamnă că revizuirea de inginerie este inclusă în fiecare comandă personalizată, precum și în fiecare unitate standard. Dacă doriți să verificați calculul înainte de a comanda, trimiteți foaia de lucru pentru fluxul de aer la biroul de inginerie prin intermediul pagina de contact .

Întrebări pe care le pun cumpărătorii înainte de a comanda

Care este densitatea sigură în wați pentru un element de încălzire cu aripioare în aer forțat?

Cu aerul curat care se deplasează la 2 până la 10 m/s, 2,0 până la 6,0 W/cm2 este un domeniu practic, în funcție de materialul învelișului și de temperatura de funcționare. Sub 1,0 W/cm2 elementul este supradimensionat; peste 6,0 W/cm2 durata de viață a tecii începe să scadă rapid.

Pot folosi un element de încălzire cu aripioare pentru încălzirea lichidului?

Nu în mod normal. În apă sau ulei, aripioarele captează solzii, care acționează ca un izolator și creează puncte fierbinți locale. Un încălzitor de imersie cu o manta netedă sau un design cu flanșă este o alegere mai bună pentru sarcini lichide.

Cum aleg între oțel inoxidabil 304 și aripioare Incoloy 800?

Utilizați 304 pentru aer curat și uscat până la 600 de grade C. Folosiți Incoloy 800 când temperatura aerului la ieșire depășește 600 de grade C sau când încălzitorul funcționează frecvent. Materialul învelișului, nu aripioarele, stabilește limita superioară, deoarece aripioarele sunt răcite de curentul de aer.

De ce contează pasul aripioarelor pentru garanția elementului de încălzire?

Pasul aripioarelor determină suprafața, căderea de presiune și cât de ușor poate fi curățat încălzitorul. Un pas strâns se poate bloca rapid în fluxurile de aer care conțin fibre, ceață de ulei sau praf conductiv, iar elementul blocat va supraîncălzi mantaua. Alegeți un pas mai mare pentru aerul murdar și bazați-vă pe o lungime mai mare a suprafeței.