Calentadores eléctricos tubulares - elementos de calefacción: dispositivo, selección, operación, conexión de elementos de calefacción
Cada calentador de resistencia eléctrica es una resistencia de alta resistencia (elemento calefactor) equipado con dispositivos auxiliares para el suministro de corriente, aislamiento eléctrico, protección contra daños mecánicos y fijación.
Los calentadores eléctricos tubulares (resistencias) son los dispositivos electrotérmicos más comunes para instalaciones de calefacción de baja y media temperatura. Están completamente protegidos de las influencias externas, incluido el acceso al aire.
Un dispositivo con un elemento calefactor.
Por lo general, el elemento calefactor consiste en un tubo metálico de pared delgada (0,8 - 1,2 mm) (vaina) en el que se coloca una espiral de alambre de alta resistencia. Los extremos de la bobina están conectados a una varilla de contacto, cuyos cables exteriores se utilizan para conectar el calentador a la fuente de alimentación.El material del tubo puede ser acero al carbono si la temperatura de la superficie del elemento calefactor en funcionamiento no supera los 450 g. C y acero inoxidable a temperaturas más altas o cuando el elemento calefactor opera en ambientes corrosivos.
Un dispositivo con un elemento calefactor. Calentador eléctrico tubular (TEN) con un diseño hermético: 1 — espiral de nicromo, 2 — tubería, 3 — relleno, 4 — pasador de plomo, 5 — manguito de sellado, 6 — tuerca de fijación, 7 — terminales.
La espiral está aislada de la tubería con un relleno con altas propiedades de aislamiento eléctrico y buena conductividad térmica. La mayoría de las veces, la periclasa (una mezcla cristalina de magnesio) se usa como relleno. Después de llenar el relleno, los tubos del elemento calefactor se presurizan. Bajo alta presión, la periclasa se convierte en un monolito, que fija de manera confiable la espiral a lo largo del eje del tubo del elemento calefactor. El elemento calefactor prensado se puede doblar para darle la forma requerida. Las varillas de contacto del elemento calefactor están aisladas de la tubería con un aislante, los extremos están sellados con barniz de silicona resistente a la humedad.
Ventajas y desventajas de los elementos calefactores.
La ventaja de los elementos de calefacción es la flexibilidad, fiabilidad y seguridad de servicio. Se pueden utilizar en contacto con medios gaseosos y líquidos. Los elementos calefactores no temen las vibraciones ni los golpes, pero tampoco son a prueba de explosiones. La temperatura de funcionamiento de los elementos calefactores puede alcanzar los 800 gr. C, que satisface su uso no solo en instalaciones de calefacción por conducción y convección, sino también como emisores en instalaciones de calefacción por radiación (infrarrojos).Debido al sellado de las espirales, la vida útil de los elementos calefactores alcanza las 10 mil horas.
Los elementos calefactores se fabrican en una variedad de diseños, lo que les permite incorporarse a una variedad de instalaciones que van desde hornos industriales hasta calentadores eléctricos domésticos. Además del diseño habitual, se producen elementos calefactores de un solo extremo con un cartucho con un diámetro de 6,5 a 20 mm, que se caracterizan por una alta potencia superficial específica, así como elementos calefactores planos con una superficie desarrollada para la transferencia de calor.
Las desventajas de los elementos calefactores incluyen un alto consumo de metal y precio debido al uso de materiales costosos (nicromo, acero inoxidable), vida útil no muy alta, imposibilidad de reparación en quemar espiral.
Calentador eléctrico tubular de tres elementos NV-5.4/9.0
Cómo elegir un elemento calefactor
Los TEN con una potencia de 15 W a 15 kW se producen en una unidad con una longitud de 250 a 6300 mm, un diámetro exterior de 7 a 19 mm y una tensión nominal de 12 a 380 V en un diseño de uno o tres elementos.
Al elegir elementos calefactores, es necesario tener en cuenta: el propósito del elemento calefactor, su potencia, voltaje de suministro, condiciones de operación (ambiente calentado, naturaleza del calentamiento, condiciones de intercambio de calor, temperatura requerida).
La fuerza que se puede eliminar de una unidad de superficie del tubo del elemento calefactor (carga específica) depende de las condiciones de funcionamiento, el material del tubo y el material de relleno.
Los elementos calefactores se seleccionan a partir de la potencia calculada requerida para calentar el medio: Pcálculo = (Kz x Ppol) / eficiencia, donde Kz — factor de seguridad (1.1 — 1.3), eficiencia — eficiencia, teniendo en cuenta las pérdidas de energía.
Del catálogo, se encuentra un elemento calefactor que cumple con las condiciones de operación para voltaje, potencia. la temperatura de la carcasa y el ambiente calentado, así como la forma, la posibilidad de colocar el elemento calefactor en el espacio de trabajo. A continuación, se determina el número de elementos calefactores en función de Pcalc y de la potencia unitaria de los elementos calefactores.
Trabajar con elementos calefactores
Las principales causas de falla de los elementos calefactores. durante el trabajo — violación del sellado de los terminales, daños por corrosión en la carcasa, rotura de la espiral por sobrecalentamiento. Estas razones son causadas por una tensión excesiva en las varillas de contacto cuando se conectan los cables a los elementos calefactores, la formación de una capa de escamas en la superficie del tubo del elemento calefactor.
La confiabilidad de la operación de los calentadores eléctricos tubulares se puede aumentar siguiendo las siguientes recomendaciones:
1) Al conectar los cables a los elementos calefactores, no aplique una fuerza excesiva a las tuercas de la barra de contacto, como resultado de lo cual se altera la estanqueidad de los extremos de salida del elemento calefactor.
2) Es necesario apagar el funcionamiento de los elementos calefactores sin agua.
3) Es necesario limpiar las incrustaciones de la superficie de los elementos calefactores 1 vez cada 2-3 meses, evitando depósitos en los elementos calefactores con un espesor de más de 2 mm.