열 전달 유체 및 침수: 다른 규칙 세트

고체 금속 블록이나 주형 대신 카트리지 히터를 사용하여 액체를 가열하면 전체 열 환경이 많이 변합니다. 물, 유압유, 열 전달 유체, 화학 용액 또는 식품{1}등급 액체와 같은 침지 가열에 사용될 때 440V 카트리지 히터는 건식 전도성 응용 분야에 사용될 때보다 완전히 새로운 문제를 처리해야 합니다. 가장 중요한 요소는 더 이상 맞춤 공차나 금형 전도성이 아닙니다. 대류, 전도, 때로는 비등을 통해 외피 표면에서 열을 멀리 운반하는 것은 유체의 능력입니다.

견고한 금속 환경에서는 열 전달이 예측하기 쉽고 균일합니다. 강철이나 알루미늄은 열전도율(25~237W/m·K)이 높아 금속끼리 서로 밀착되기 때문이다. 유체의 열전도율, 비열 용량, 점도, 밀도, 유속 및 상{4}}변화 거동은 모두 열이 액체에서 빠져나가는 속도에 영향을 미칩니다. 물은 비열(4.18kJ/kg·K)이 높고, 열전도율(≥0.6W/m·K)이 좋으며, 점도가 낮아 스틸 탱크에서도 많이 움직입니다. 이는 와트 밀도가 상대적으로 높을 수 있음을 의미합니다. 정격 전력이 10~20W/cm²(또는 60~130W/in²)인 440V 카트리지 히터는 움직이거나 휘젓는 물에서도 안전하게 작동할 수 있습니다. 외장 온도는 벌크 유체 온도보다 20~50도 정도만 높아집니다.


대조적으로, 열을 전달하는 점성 오일이나 유체. 중질 미네랄 오일, 합성 열매체 오일 또는 글리콜 혼합물은 열 전도성이 상당히 낮고(0.1~0.15 W/m·K) 점도가 높으며(물의 경우 10~1000 cP 대 . 1 cP) 자연 대류가 약합니다. 흐름이 거의 없거나 전혀 없을 때 가열되고 점성이 낮은 유체 층이 덮개 옆에 형성됩니다. 이 층은 히터를 보호하여 외장 온도를 빠르게 상승시킵니다. 와트 밀도가 너무 높으면 표면이 유체의 필름 온도 제한(많은 오일의 경우 일반적으로 250~350도 사이)을 초과할 수 있습니다. 이로 인해 열 균열, 산화 또는 중합이 발생할 수 있습니다. 덮개에는 "코킹"이라고 불리는 단단한 검은색 탄소 침전물이 쌓입니다. 코카콜라는 훌륭한 단열재입니다(전도도<0.1 W/m·K), which means it keeps heat inside the heater, making the internal wires get much hotter than is safe, which speeds up oxidation, insulation breakdown, and eventually burnout.

440V 침수형 애플리케이션의 경우 올바른 와트 밀도를 선택하는 것이 아마도 가장 중요한 선택일 것입니다. 업계의 몇 가지 일반적인 규칙은 다음과 같습니다.
- 물 및 수용액: 물이 잘 흐르면 10~25W/cm²(60~160W/in²)도 괜찮습니다. 강제 흐름 또는 비등 응용 분야에서는 최대 30~40W/cm²까지 올라갈 수 있습니다.. - 경유(저점도, 유압유 등): 5~10W/cm²(30~65W/in²). - 중유, 열 전달 유체 또는 진한 액체: 코킹 임계값 아래로 유지하려면 최대값은 2~5W/cm²(13~32W/in²)입니다. W/in²). - 쉽게 분해되는 화학물질(예: 산 및 용제)은 강한 교반 시 1~3 W/cm²가 필요한 경우가 많습니다.

이러한 제한은 무작위가 아닙니다. 이는 실제{0}}데이터와 최고 필름 온도에 대한 제조업체의 권장 사항에서 나온 것입니다. 짧은 시간이라도 그 위에 올라가면 코킹이 시작되고 상황은 더욱 악화됩니다. 절연층은 외피 온도를 상승시켜 코킹이 증가하고 일반적으로 몇 년이 아닌 몇 주 만에 빠른 고장이 발생합니다.

침수에 있어서는 올바른 외장재를 선택하는 것이 더욱 중요합니다. 스테인레스 스틸 304 또는 316은 물, 순한 오일 및 대부분의 화학 물질에 적합하지만 가혹한 상황에서는 업그레이드해야 합니다. 구멍과 응력-부식 균열은 고염화물 용액, 산 또는 염소 처리된 화학 물질이 스테인리스 스틸을 손상시킬 수 있는 두 가지 방식입니다. Incoloy 800 또는 825 니켈-철-크롬 합금은 녹, 산화 또는 침탄 가능성이 낮기 때문에 화학 또는 고온 오일조에 가장 적합합니다. 강산이나 용융염과 같은 부식성이 매우 높은 물질로부터 보호해야 하는 경우 티타늄, 하스텔로이 또는 불소중합체 덮개를 사용한 설계가 필요할 수 있습니다. 덮개는 전기가 유체에 들어가는 것을 막는 유일한 것입니다. 파손되면 전류가 유체로 유입되어 충격이나 전기분해가 발생할 수 있습니다.

설치 및 작동 규칙도 건식 적용과 매우 다릅니다. - 가열된 길이는 항상 완전히 잠겨야 합니다. 무엇이든 부분적으로 물에 잠기면 와트 밀도가 기본적으로 무한대(대류 없음)가 되는 액체{2}}공기 경계면에 건조 구역이 생성됩니다. 이로 인해 피복이 즉시 녹거나 파손됩니다.. - 누출이 없는지 확인하고 전기 단자가 차갑고 건조한 상태로 유지되도록 올바른 개스킷과 함께 플랜지 마운트, 나사 플러그 또는 나사산 부싱을 사용하십시오.. - 유체 레벨이 낮아지면 낮은-레벨 차단-센서 또는 플로트 스위치를 사용하여 히터를 끄십시오.. - 가능할 때마다 교반 또는 강제 순환(펌프, 교반기)을 사용하여 다음을 수행하십시오. 경계층을 깨고 더 높은 안전 밀도가 발생하도록 합니다.. - 두꺼운 액체의 경우 자연 대류 흐름을 돕기 위해 입구를 바닥이나 측면 근처에 배치하는 것을 고려하십시오.

액체를 성공적으로 가열하려면 액체가 열에 어떻게 반응하는지 알아야 합니다. 모든 유체에는 최대 필름 온도와 권장 와트 밀도가 표시되어 있습니다. 이를 따르지 않으면 코크스 축적, 유체 오염, 프로세스 비효율성 및 히터 고장이 발생할 수 있습니다.{2}}V 카트리지 히터는 점성 또는 정체 매체에 대해 보수적인 와트 밀도, 화학적으로 호환되는 외피 합금 및 지속적인 완전 침수를 사용하기 때문에 침수 서비스에서 잘 작동합니다. 또한 유동적인 움직임을 장려합니다. 침지 적용에 대한 규정은 금형 가열에 대한 규정과 다르지만, 이를 따른다면 침지 적용은 미세한 히터를 비용이 많이 드는 실패로 만드는 코킹에 대한 조용한 두려움 없이 건식 설치와 마찬가지로 수년 동안 신뢰할 수 있을 수 있습니다.