انتخاب لوله پیش گرمکن هوای صنعتی: مواد، چگالی وات و طراحی باله

یک خط خشک کن با سرعت 90 مترمکعب در دقیقه هوا می تواند حدود 10 درصد از راندمان گرمایشی خود را از دست بدهد، زمانی که فاصله باله روی لوله پیش گرمکن هوا خیلی تنگ باشد. بیشتر اوقات، مشکل واقعی خود بخاری نیست، بلکه عدم تطابق بین طراحی لوله و شرایط واقعی هوا است. به همین دلیل است که انتخاب یک لوله پیش گرمکن هوا به معنای متعادل کردن دمای مواد، چگالی وات و هندسه پره قبل از نصب است، نه پس از وقوع خرابی.

لوله پیش گرمکن هوا چیست؟

لوله پیش گرمکن هوا یک جزء تبادل حرارتی است که دمای هوای جریان را از طریق مجرا، اجاق یا محفظه خشک کن افزایش می دهد. در سیستم های بویلر، پیش گرمکن های لوله ای، گرما را از گاز دودکش بازیابی می کنند. در تجهیزات گرمایش الکتریکی، لوله یک بخاری مقاومتی محصور با غلاف فلزی، عایق اکسید منیزیم، و در بیشتر کاربردهای هوا، پره هایی برای بزرگ کردن سطح انتقال حرارت است. سیم مقاومت به صورت مارپیچ پیچیده شده و با MgO بسته بندی شده است، که گرما را در حین عایق الکتریکی غلاف منتقل می کند. غلاف جوش داده می شود و به قطر نهایی، معمولاً از 6.5 میلی متر تا 12.5 میلی متر، نورد می شود. این مقاله بر روی نسخه گرمایش الکتریکی تمرکز دارد زیرا این نسخه است که مهندسان فرآیند اغلب به عنوان یک جزء طراحی مشخص می‌کنند.

انواع متداول لوله های پیش گرمکن هوا

لوله های استاندارد پیش گرمکن هوا در پیکربندی های مستقیم، U شکل، W شکل و O شکل موجود هستند.

تنظیمات مستقیم، U شکل و W شکل

لوله مستقیم ساده ترین شکل است و برای تاسیساتی که طول گرم شده با عمق مجرا مطابقت دارد مناسب است. یک لوله U شکل به درون خود باز می گردد، که به یک مجرای کوتاه اجازه می دهد تا طول گرمایش موثر طولانی را در خود جای دهد. لوله های W شکل یک خم دیگر را اضافه می کنند و سطح فعال تری را در داخل یک فضای فشرده ایجاد می کنند. در عمل، فرمت U شکل پیش‌فرض خوبی برای اجاق‌های همرفت اجباری است، زیرا پایانه‌های اتصال را در یک سمت نگه می‌دارد و سیم‌کشی را ساده‌تر می‌کند. به عنوان مثال، الف لوله گرمایش هوا پره دار U شکل معمولاً زمانی مشخص می شود که ارتفاع کانال محدود باشد اما توان مورد نیاز زیاد باشد.

تولید کنندگان، تامین کنندگان لوله گرمایش باله دار U شکل سفارشی Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. تولید کنندگان لوله گرمایشی باله‌دار U شکل OEM/ODM سفارشی چین و تولیدکنندگان پره‌های U شکل... مشاهده محصول →

لوله های باله ای در مقابل لوله های صاف

لوله های صاف راحت تر تمیز می شوند و در سیستم های گردش کم مصرف قابل قبول هستند. لوله های پره دار انتخاب استانداردی برای پیش گرمکن های هوا هستند زیرا سطح انتقال حرارت را چند برابر می کنند. ضریب باله که نسبت سطح پره دار به سطح لوله لخت است، معمولاً از 2 تا 4 متغیر است. در گرمایش هوای الکتریکی، ضریب باله بالاتر اجازه می دهد تا همان وات در بار سطحی کمتری تحویل داده شود که خطر پوسته پوسته شدن اکسید را کاهش می دهد و عمر لوله را افزایش می دهد. با این حال، لوله های صاف را نباید نادیده گرفت: در تجهیزات اتاق تمیز یا جایی که به استریل کردن مکرر نیاز است، عدم وجود پره ها می تواند تعمیر و نگهداری را بسیار ساده تر کند.

انتخاب مواد: اولین تصمیمی که بر عمر لوله تأثیر می گذارد

اولین مرحله انتخاب مواد غلاف است. این ماده حداکثر دمای کارکرد مداوم، میزان خوردگی و طول عمر عملی لوله را تعیین می کند. جدول زیر رایج ترین مواد برای لوله های پیش گرمکن هوای الکتریکی را مقایسه می کند.

انتخاب بر اساس دما

حداکثر دمای غلاف باید زیر نقطه اکسیداسیون ماده باقی بماند. برای عملکرد مداوم، فولاد ضد زنگ 304 در دمای زیر 750 درجه سانتیگراد کافی است. هنگامی که دمای هوای خروجی از آن سطح بیشتر شد، به 321 یا آلیاژ 800 بروید. آلیاژ 840 زمانی استفاده می شود که سطح لوله به 900 درجه سانتی گراد نزدیک شود، به عنوان مثال در طرح های با چگالی توان بالا یا زمانی که سرعت هوا کم است.

نگرانی از خوردگی و تراکم

در پیش گرم کن های هوا، خوردگی نقطه شبنم زمانی رخ می دهد که دمای سطح لوله به زیر نقطه شبنم گاز اطراف می رسد. حتی در یک مجرای گرمایش الکتریکی، شرایط راه اندازی سرد می تواند بر روی سطح فولاد ضد زنگ میعانات ایجاد کند. کلریدها و سولفات ها در هوای کارگاه به غلاف حمله می کنند. برای محیط‌هایی با رطوبت شناخته شده، غلاف آلیاژی 800 و محدودیت چگالی وات کم، حاشیه ایمنی بیشتری را ایجاد می‌کند.

چگالی وات و تاثیر عملی آن

چگالی وات توان تقسیم بر سطح گرم شده است که معمولاً بر حسب W/cm2 بیان می شود. این عدد مفیدترین عدد برای پیش بینی دمای سطح لوله است. در همان وات، یک لوله پره دار چگالی وات کمتری نسبت به لوله صاف دارد، زیرا ناحیه باله بزرگتر است، بنابراین غلاف خنک تر عمل می کند. در کاربردهای هوای اجباری با سرعت مجرای 3 متر بر ثانیه یا بیشتر، محدوده شروع 3 تا 5 وات بر سانتی متر مربع برای فولاد ضد زنگ بی خطر است. اگر جریان هوا نامنظم باشد یا اندازه کانال کمتر باشد، مقدار موثر می تواند در برخی مناطق دو برابر شود، به همین دلیل است که بسیاری از مهندسان تا زمانی که الگوی جریان واقعی تایید نشود، کمتر از 3 W/cm2 باقی می مانند. برای یک بخاری 10 کیلوواتی با 2000 سانتی متر مربع سطح پره دار، چگالی وات 5 وات بر سانتی متر مربع است. اگر همان بخاری در ناحیه لوله برهنه ارزیابی شود، عدد می تواند بسیار بیشتر به نظر برسد، بنابراین همیشه تأیید کنید که سازنده کدام ناحیه را نقل می کند.

قبل از نهایی کردن طراحی، توان محاسبه شده را با جریان جرم هوا و افزایش دما با استفاده از Q = m * cp * dT مقایسه کنید. هنگامی که توان مورد نیاز مشخص شد، طول لوله و هندسه پره را تنظیم کنید تا چگالی وات در داخل باند ایمن حفظ شود. توضیح مفصلی از این رابطه در مقاله موجود است چگالی وات در عناصر گرمایش الکتریکی .

لوله های پره دار: سطح بیشتر، گرمای بیش از حد کمتر

باله ها نحوه عملکرد لوله پیش گرمکن هوا را در یک مجرا تغییر می دهند. بدون پره، ضریب انتقال حرارت بیرونی هوا کم است، بنابراین دمای سطح لوله به سرعت بالا می رود و سیم گرمایش داخل گرمتر از حد لازم می شود. با باله ها، همان لوله گرمای بیشتری را به جریان هوا دفع می کند و راندمان کلی به طور قابل توجهی بهبود می یابد. مبادله افت فشار است: فاصله باله های نزدیک تر باعث ایجاد سطح بیشتر و همچنین مقاومت بیشتر می شود، بنابراین فن باید سخت تر کار کند. برای هوای غبارآلود یا فیبری، حتی اگر عملکرد حرارتی کمی پایین‌تر باشد، سطح باله وسیع‌تر ایمن‌تر است. ارتفاع، ضخامت و گام باله، فاکتور باله را مشخص می کند. ارتفاع باله معمولی 6 تا 15 میلی متر، ضخامت 0.3 تا 0.5 میلی متر و گام 3 تا 6 میلی متر است. وقتی تقاضا زیاد است، الف لوله گرمایش پره دار W شکل در همان ردپا سطح بیشتری می دهد. در مجاری دایره ای، یک لوله گرمایش باله دار O شکل طراحی شده است تا سطح مقطع را دنبال کند و مناطق مرده نزدیک دیوار مجرا را کاهش دهد.

تولید کنندگان، تامین کنندگان لوله گرمایشی باله دار O شکل Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. تولید کنندگان لوله گرمایشی O-شکل OEM/ODM سفارشی چین و Finned O شکل ... مشاهده محصول →

تولید کنندگان، تامین کنندگان لوله گرمایشی باله دار W شکل سفارشی Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. تولیدکنندگان لوله گرمایشی باله‌دار W شکل سفارشی OEM/ODM چین و تولیدکنندگان پره‌های W شکل ... مشاهده محصول →

انتخاب یک لوله پیش گرمکن هوا: چک لیست گام به گام

یک چک لیست ساختار یافته از اشتباهات معمولی در تاسیسات جدید جلوگیری می کند: چگالی وات بزرگ، مواد اشتباه، یا سطح ناکافی باله. هنگام تعیین یک لوله پیش گرمکن هوا از ترتیب زیر استفاده کنید.

1. جریان جرم هوا، دمای ورودی و دمای خروجی مورد نیاز را تعریف کنید. کل توان مورد نیاز را محاسبه کنید.
2. چگالی وات هدف را انتخاب کنید. برای سرعت مجرای بالاتر از 3 متر بر ثانیه، 3-5 W/cm2 نقطه شروع معقولی است. اگر جریان هوا متغیر است، مقدار را کاهش دهید.
3. مواد غلاف را از حداکثر دمای سطح لوله مورد انتظار و هرگونه خطر خوردگی در محیط انتخاب کنید.
4. بین لوله های صاف و پره ای تصمیم بگیرید. لوله‌های پره‌دار ترجیح داده می‌شوند مگر اینکه تمیز بودن اولویت اصلی باشد.
5. قبل از تولید، جهت نصب، شعاع خم، موقعیت ترموکوپل و اتصالات الکتریکی را با سازنده تأیید کنید.

برای راهنمایی بیشتر در مورد بهبود سیستم کلی، در مورد آن بخوانید چگونه می توان بهره وری انرژی سیستم های گرمایش هوای صنعتی را با لوله های گرمایش هوای کارآمد بهبود بخشید .

شکست های رایج و پیشگیری

اگر شرایط نصب شده با طراحی متفاوت باشد، حتی یک لوله به خوبی مشخص می تواند از کار بیفتد. شایع ترین خرابی ها گرم شدن بیش از حد، خرابی عایق و آسیب مکانیکی به باله ها است.

• سوختگی بیش از حد گرم: این به عنوان یک ناحیه تغییر رنگ قابل مشاهده روی غلاف ظاهر می شود. معمولاً از یک چگالی وات که برای سرعت جریان واقعی خیلی زیاد است یا از خرابی فن می آید. جهت و سرعت جریان هوا را بررسی کنید و یک سوئیچ جریان اضافه کنید.
• خرابی عایق: هنگامی که اکسید منیزیم رطوبت را جذب می کند، این به عنوان جریان نشتی ظاهر می شود، اغلب پس از خاموش شدن سرد. اجازه دهید لوله به تدریج خنک شود و محفظه ترمینال را خشک نگه دارید.
• آسیب باله: باله های خم شده یا از دست رفته دمای محلی را افزایش داده و انتقال حرارت را کاهش می دهند. از بخاری در هنگام جابجایی و نگهداری محافظت کنید و رسوبات گرد و غبار را بدون استفاده از ابزار تیز تمیز کنید.

حفاظت حرارتی اختیاری نیست. یک ترموستات با حد بالا یا یک اینترلاک جریان هوا می تواند از اکثر خرابی های سوختگی جلوگیری کند. برای اقدامات ایمنی بیشتر، بررسی کنید قوانین ایمنی ضروری برای کویل های گرمایش و اتصالات آنها .

نتیجه گیری

انتخاب یک لوله پیش گرمکن هوا یک تصمیم مهندسی است که به چهار عدد بستگی دارد: دمای هوای خروجی، فضای موجود، سرعت هوا و چگالی وات. وقتی هر چهار مورد مشخص شد، هندسه مواد و باله ساده می شود. هنگامی که یکی از آنها نادیده گرفته می شود، لوله احتمالاً قبل از عمر مورد انتظار خود از کار می افتد. در یک سیستم گرمایش صنعتی، چند ساعت بررسی طراحی در مرحله مشخصات همیشه ارزان‌تر از خاموشی ناشی از یک بخاری کوچک یا نامتناسب است.