عنصر گرمایش آب: انواع، چگالی وات و راهنمای انتخاب برای خریداران

یک آبگرمکن تجاری 50 گالنی که هر روز صبح ساعت 6 صبح قطع کننده خود را خاموش می کند معمولاً یک مقصر دارد: سوختگی عنصر گرمایش آب . پس از 30 سال تولید بخاری های غوطه وری در شرکت Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. در جیانگ سو، چین، مهندسان ما شاهد تکرار همان چهار الگوی خرابی در هتل ها، خشکشویی ها و کارخانه های فرآوری مواد غذایی بودند. هیچ کدام تصادفی نبودند. هر یک از آنها هفته ها قبل با مشخصاتی تعیین شد که شیمی آب، چگالی وات یا شرایط نصب را نادیده می گرفت.

این راهنما به مهندسان تدارکات و تیم‌های تعمیر و نگهداری همان چارچوبی را می‌دهد که ما در کف کارخانه از آن استفاده می‌کنیم: عناصر گرمایش آب چگونه ساخته می‌شوند، چرا از کار می‌افتند، کدام رتبه‌بندی‌ها واقعاً عمر خدمات را کنترل می‌کنند، و چه چیزی را یک تامین‌کننده باید قبل از ارسال سفارش تأیید کند.

یک عنصر گرمایش آب چیست و چرا کار نمی کند؟

یک عنصر گرمایش آب یک سیم پیچ مقاومتی است که در یک غلاف فلزی محصور شده و با اکسید منیزیم فشرده بسته بندی شده است، انرژی الکتریکی را از طریق گرمایش ژول به گرما تبدیل می کند و آن گرما را با رسانایی به آب اطراف منتقل می کند.

ساختار تقریباً در همه تولیدکنندگان از یک توالی استاندارد پیروی می کند: یک سیم نیکل کروم 80/20 بر روی یک تکیه گاه سرامیکی یا میکا پیچیده می شود، در یک لوله مس، فولاد ضد زنگ یا Incoloy قرار می گیرد، با پودر اکسید منیزیم پر شده و برای ایجاد تثبیت مکانیکی و عایق الکتریکی سیم پیچ فشرده می شود. در یک مدار 220 ولت، یک عنصر 3000 وات 13.6 A می کشد. دمای غلاف باید در گرمترین نقطه در عملکرد عادی کمتر از 350 درجه سانتیگراد باشد، جایی که چگالی وات وارد بحث می شود.

چهار علت رایج خرابی المنت آبگرمکن عبارتند از:

1. خشک کردن: روشن کردن المنت بدون آب بالای آن. دمای غلاف در کمتر از یک دقیقه از 100 درجه سانتیگراد به بیش از 400 درجه سانتیگراد می رسد و اکسید منیزیم را ترک می کند و سیم پیچ را کوتاه می کند.
2. تجمع رسوب: رسوبات کربنات کلسیم غلاف را عایق می کنند، دمای داخلی افزایش می یابد و سیم نیکل-کروم زودرس اکسید می شود.
3. خوردگی: حفره کلریدی یا عمل گالوانیکی سوراخی را در غلاف باز می کند، آب وارد می شود و مقاومت عایق از بین می رود.
4. پایانه های شل: مقاومت بالا در محل اتصال، گل میخ را گرم می کند، پین را اکسید می کند و در نهایت داخل محفظه ترمینال قوس می شود.

مقیاس قابل پیش بینی ترین از این چهار است. در سختی کلسیم 300 ppm، یک عنصر با چگالی بالا معمولاً در عرض 4 تا 6 ماه یک پوسته قابل مشاهده رشد می کند. کاهش چگالی وات به زیر 8 وات بر سانتی‌متر مربع با همان سختی، غلاف را به اندازه کافی برای فواصل نگهداری عادی تمیز نگه می‌دارد.

چگالی وات بالا در مقابل چگالی وات کم: معاوضه ای که عمر عنصر را تعیین می کند

چگالی وات، که به عنوان وات عنصر تقسیم بر سطح غلاف فعال آن بر حسب W/cm2 تعریف می‌شود، مهمترین مشخصات در برگه اطلاعات عنصر گرمایش آب است، زیرا دمای غلاف و در نتیجه سرعت تشکیل رسوب را ثابت می‌کند.

یک عنصر 3000 وات با 400 سانتی‌متر مربع مساحت غلاف فعال را در نظر بگیرید: یعنی 7.5 وات بر سانتی‌متر مربع، یک طرح با چگالی کم. همان 3000 وات را به 200 سانتی‌متر مربع فشرده کنید و 15 وات بر سانتی‌متر مربع، یک طرح با چگالی بالا، دریافت خواهید کرد. عنصر با چگالی بالا مخزن را چند دقیقه سریعتر به دما می رساند، اما غلاف آن بسیار داغتر می شود. مقیاسی که سطح داغتری را لمس می کند، به پوسته سخت و سیمانی تبدیل می شود. در یک سطح خنک تر، نرم می ماند و در طول انبساط و انقباض معمولی می ریزد.

عناصر گرمایش آب پیچ در مقابل فلنج: کدام سبک نصب متناسب با مخزن شما است

عناصر پیچ‌دار، مخازن کوچک و متوسط را از طریق یک دهانه رزوه‌ای استاندارد عبور می‌دهند، در حالی که عناصر فلنج، وات بالا را از طریق یک صفحه پیچ‌دار به مخازن تجاری و صنعتی منتقل می‌کنند.

المنت‌های آبگرمکن پیچ‌دار، که به آن‌ها المنت‌های رزوه‌ای یا پیچ‌دار نیز گفته می‌شود، از رزوه NPT یا BSP نر استفاده می‌کنند، معمولاً 1 اینچ در آبگرمکن‌های خانگی و 1.25 یا 2 اینچ در مخازن صادراتی بزرگ‌تر. این عنصر U شکل است، از طریق یک دهانه رشته ای در دیواره مخزن وارد می شود و یک لوله کش واجد شرایط می تواند آن را در حدود 40 دقیقه جایگزین کند. رتبه‌بندی‌های توان معمولاً بین 1500 وات تا 6000 وات است. Xinghua Yading در حال حاضر اینها را در نسخه‌های مس، فولاد ضد زنگ و Incoloy تولید می‌کند تا با شیمی آب بازار مقصد مطابقت داشته باشد.

عنصر گرمایش آب پیچی برای مخازن این عنصر رزوه ای یا پیچی برای آبگرمکن های داخلی و صادراتی مناسب است که در آن تعویض سریع اهمیت دارد. موجود در مس، فولاد ضد زنگ یا Incoloy، با محدوده قبلی 1500-6000 W مطابقت دارد و قبل از رفتن به گزینه های فلنج، به برآوردن محدودیت های چگالی وات کمک می کند. مشاهده محصول →

عناصر فلنج بر روی فلنج جفت شده جوش داده شده به دیواره مخزن پیچ می شوند. یک فلنج 3 اینچی تا 8 اینچی چندین لوله سنجاق سر را روی یک صفحه حمل می‌کند و 6000 وات تا بیش از 60000 وات را در سطح غلاف بسیار بزرگ‌تری پخش می‌کند. هیترهای فلنجی استانداردی برای بویلرها، مخازن فرآیند و مخازن ذخیره سازی بزرگ هستند که در آن یک عنصر پیچی نمی تواند وات مورد نیاز را بدون تجاوز از حد چگالی وات تامین کند.

بخاری غوطه ور فلنجی برای کشتی های بزرگ پس از بحث پیچی، این بخاری فلنجی 6000 وات تا بیش از 60000 وات را در چندین لوله سنجاق سر جابجا می کند. صفحه نصب 3 تا 8 اینچی آن برای دیگهای بخار و مخازن فرآیند مناسب است، در حالی که انتخاب مواد غلاف مستقیماً بر مقاومت در برابر خوردگی و چگالی وات تأثیر می گذارد. مشاهده محصول →

مواد غلاف: مس، فولاد ضد زنگ، یا غیر رنگی

مواد غلاف مقاومت در برابر خوردگی، حداکثر چگالی وات ایمن و قیمت عنصر گرمایش آب را تعیین می‌کند، بنابراین انتخاب باید از شیمی آب پیروی کند تا قیمت کاتالوگ.

مس گرما را در حدود 401 W/mK هدایت می کند که تقریباً 25 برابر بهتر از فولاد ضد زنگ است، بنابراین یک غلاف مسی در همان بارگذاری وات خنک تر می ماند و می تواند چگالی وات بالاتری را بدون پوسته پوسته شدن حمل کند. مس زمانی که آب تهاجمی است از بین می رود: PH کمتر از 6.5 خورده می شود و سرعت جریان بالا باعث فرسایش فلز نرم می شود.

فولاد ضد زنگ 304 همه کاره است. در برابر اکثر آب آشامیدنی مقاومت می کند، محدوده PH حدود 6.5 تا 9.5 را پوشش می دهد و کلریدها را تا حدود 200 ppm تحمل می کند. رسانایی حرارتی آن در حدود 16 W/mK بسیار کمتر از مس است، بنابراین چگالی وات ایمن به محدوده 8-12 W/cm2 کاهش می‌یابد.

Stainless 316 مولیبدن را برای بهبود مقاومت در برابر کلرید اضافه می کند و برای منابع تصفیه شده با کلرامین یا استخراج شده از آب های زیرزمینی ساحلی با 500 ppm کلرید مناسب است. Incoloy 825 نیکل، کروم، مولیبدن و مس بالا را ترکیب می کند تا بهترین ترکیب از مقاومت در برابر رسوب و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه دهد، و این گزینه استاندارد برای آبگرمکن های تجاری در مناطق با آب سخت است که سختی آن بیش از 300-400 ppm است.

• برای آب سخت بالای 200 ppm، Incoloy 825 را ترجیح دهید.
• بدون توجه به جنس غلاف، چگالی وات را بین 8 تا 10 وات بر سانتی متر مربع نگه دارید.
• در جایی که مخزن دارای دو ضربه است، به جای یک واحد با چگالی بالا، دو عنصر با چگالی کم نصب کنید.
• حداکثر درجه دمای غلاف عنصر را با چگالی وات مورد نظر خود از کارخانه بخواهید.

بررسی کیفیت کارخانه که از خرابی زودرس جلوگیری می کند

یک عنصر گرمایش آب تنها پس از گذراندن تست های مقاومت، دی الکتریک، عایق و پیوستگی زمین، کارخانه قابل اعتمادی را ترک می کند، زیرا خرابی هایی که در میدان مهم هستند قبل از اینکه مکانیکی باشند، الکتریکی هستند.

محدودیت های عبور استفاده شده در آزمایشگاه آزمایش Xinghua Yading منعکس کننده رویه رایج صنعت است: مقاومت سیم پیچ در 5 درصد مقدار نامی، مقاومت دی الکتریک 1500 VAC به مدت 60 ثانیه بدون خرابی، مقاومت عایق بالای 100 مگا اهم در 500 VDC اندازه گیری شده، و پیوستگی زمین برای قطعات فلزی بیرونی 0.1 o. یک عنصر تولیدی که در هر یک از این تست‌ها ناموفق باشد، از بین می‌رود، نه دوباره کار می‌شود.

مهندسان تدارکات باید از یک تامین کننده جدید سه سند بخواهند: مقادیر مقاومت اندازه گیری شده از دسته واقعی، گزارش آزمایش دی الکتریک، و عکسی از نمونه بریده شده که تراکم MgO را نشان می دهد. کارخانه ای که هر سه را بدون مقاومت عرضه می کند دارای سیستم کیفیت کار است. کارخانه ای که نمی تواند برای ارائه عملکرد ثابت عنصر گرمایش آب تلاش کند.

سرویس کاملاً غوطه ور نیاز به سر ترمینال مهر و موم شده دارد. در خط بخاری فلنجی ما، یک بلوک ترمینال ضد آب قالب‌گیری شده، تراکم را از پایانه‌های برق دور نگه می‌دارد.

بخاری فلنجی کاملا ضد آب این بخاری فلنج مهر و موم شده ضد آب IP68 را برای سرویس مایع مرطوب یا کاملا غوطه ور اضافه می کند. بلوک ترمینال قالب‌گیری شده آن از تراکم در قسمت‌های زنده جلوگیری می‌کند و آن را به انتخابی قابل اعتماد در هنگام تعیین پیکربندی برای محیط‌های سخت در کنار ابعاد و ولتاژ مخزن تبدیل می‌کند. مشاهده محصول →

هنگامی که آماده مشخص کردن هستید، ابعاد مخزن، تجزیه و تحلیل سختی آب، ولتاژ و زمان بازیابی مورد نیاز را ارسال کنید. با تیم مهندسی ما تماس بگیرید با این جزئیات، و پیکربندی پیچ یا فلنج، مواد غلاف، چگالی وات و عملکرد گرمایشی که می‌توانید انتظار داشته باشید را تأیید می‌کنیم.

سوالات متداول عنصر گرمایش آب

چگونه بفهمم که عنصر آبگرمکن سوخته است؟

مقاومت دو ترمینال را با یک مولتی متر اندازه گیری کنید. یک عنصر 3000 واتی که برای 220 ولت رتبه بندی شده است، در صورت سالم بودن حدود 16 اهم می خواند. مدار باز به این معنی است که سیم پیچ شکسته است. سپس از هر پایانه تا غلاف فلزی اندازه گیری کنید. هر خوانش زیر چند مگا اهم نشان دهنده عایق شکست خورده است و عنصر باید تعویض شود.

برای آب سخت چه واتی را باید انتخاب کنم؟

هنگامی که سختی کل بالاتر از 200 ppm کربنات کلسیم است، یک عنصر با چگالی کم زیر 8-10 W/cm2 با غلاف Incoloy انتخاب کنید. مس در چگالی وات بالا در عرض شش ماه یک پوسته در مقیاس سخت ایجاد می کند. اگر سختی بیش از 400 ppm است، از یک عنصر فلنج با سطح غلاف بزرگ استفاده کنید یا آب را در بالادست نرم کنید.

آیا می توانم یک المنت گرمایش آب 230 ولتی را روی منبع 240 ولتی راه اندازی کنم؟

بله. یک عنصر با ولتاژ 230 ولت در منبع تغذیه 240 ولت حدود 8.8 درصد وات بیشتر مصرف می کند. عناصر کم چگالی این را به راحتی تحمل می کنند. عناصر با چگالی بالا که از قبل نزدیک به حد چگالی وات خود هستند ممکن است به طور قابل توجهی عمر کوتاه تری داشته باشند. اگر منبع تغذیه در 240 ولت ثابت است، عناصر را برای 240 ولت سفارش دهید.

یک المنت آبگرمکن چقدر باید دوام بیاورد؟

با ولتاژ صحیح، چگالی وات کم، و شیمی آب سازگار، یک عنصر پیچ در خدمات مسکونی معمولاً 6 تا 10 سال دوام می آورد. عناصر فلنج تجاری با رسوب زدایی منظم 3-5 سال کار می کنند. یک آتش سوزی خشک می تواند هر دو نوع را در کمتر از یک دقیقه از بین ببرد.