​คู่มือการเลือกเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม

ในการผลิตทางอุตสาหกรรมและชีวิตพลเรือน เครื่องทำความร้อนแบบจุ่มถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์การให้ความร้อนสำหรับตัวกลาง เช่น น้ำมัน น้ำ และสารละลายกรดเบส เนื่องจากมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงและการติดตั้งที่สะดวก อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของท่อทำความร้อนไฟฟ้าภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกันมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ และการเลือกทางวิทยาศาสตร์เป็นกุญแจสำคัญในการรับรองประสิทธิภาพการทำความร้อน ความปลอดภัยของอุปกรณ์ และอายุการใช้งาน ต่อไปนี้จะให้ข้อมูลเบื้องต้นโดยละเอียดเกี่ยวกับจุดเลือกของเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มจากหลายมิติ

1、 ชี้แจงลักษณะของตัวกลางทำความร้อน

(1) ประเภทสื่อ

ความแตกต่างที่สำคัญในคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของตัวกลางที่แตกต่างกันจะเป็นตัวกำหนดการเลือกวัสดุของท่อทำความร้อนไฟฟ้าโดยตรง

สื่อที่ใช้น้ำ: รวมถึงน้ำประปา น้ำบริสุทธิ์ สิ่งปฏิกูล ฯลฯ น้ำประปาธรรมดาสามารถใช้ท่อความร้อนไฟฟ้าสแตนเลส 304 ซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและคุ้มค่าคุ้มราคา หากเป็นน้ำบริสุทธิ์หรือในสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดด้านสุขอนามัยสูง สแตนเลส 316L เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้ดีกว่า สำหรับน้ำเสียที่มีสิ่งเจือปนหรือไอออนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจำนวนมาก ควรพิจารณาวัสดุโลหะผสมไทเทเนียม เนื่องจากโลหะผสมไทเทเนียมมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำรุนแรง

สื่อน้ำมัน: เช่นน้ำมันเทอร์มอล น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันเชื้อเพลิง ฯลฯ อุณหภูมิความร้อนของน้ำมันเทอร์มอลมักจะสูง โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 200 ℃ ถึง 300 ℃ และสามารถเลือกวัสดุเหล็กคาร์บอนหรือสแตนเลส 304 ได้ เหล็กกล้าคาร์บอนมีต้นทุนที่ต่ำกว่า แต่อาจเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเล็กน้อยหลังจากการใช้งานระยะยาวที่อุณหภูมิสูง แม้ว่าจะมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อคุณภาพน้ำมันก็ตาม สแตนเลส 304 มีเสถียรภาพและอายุการใช้งานที่ดีขึ้น สำหรับเชื้อเพลิงที่มีส่วนประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น ซัลไฟด์ ขอแนะนำให้ใช้สแตนเลส 316L

ตัวกลางของสารละลายกรดด่าง: สารละลายที่เป็นกรดเช่นกรดซัลฟูริกและกรดไฮโดรคลอริก สารละลายอัลคาไลน์เช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ ฯลฯ สำหรับสารละลายกรดเบสที่มีความเข้มข้นต่ำ สแตนเลส 316L สามารถตอบสนองความต้องการขั้นพื้นฐาน เมื่อความเข้มข้นสูงหรือมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง โลหะผสมไททาเนียมหรือแม้แต่ท่อความร้อนไฟฟ้าเคลือบ PTFE ก็เป็นตัวเลือกที่สำคัญ การเคลือบเทฟล่อนสามารถแยกตัวกลางที่เป็นกรดและด่างออกจากท่อโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่อุณหภูมิในการทำงานค่อนข้างต่ำ โดยทั่วไปจะไม่เกิน 200 ℃

(2) สถานะปานกลาง

สถานะของตัวกลางแบ่งออกเป็นของเหลวและของแข็ง (หลังการหลอม) และสถานะที่แตกต่างกันมีผลกระทบต่อความหนาแน่นของพลังงานและโหมดเริ่มต้นของท่อความร้อนไฟฟ้า

ตัวกลางของเหลว: มีความลื่นไหลดีและถ่ายเทความร้อนได้ง่าย สามารถเลือกความหนาแน่นของพลังงานได้อย่างสมเหตุสมผลตามความต้องการด้านอุณหภูมิความร้อนและขนาดภาชนะ โดยทั่วไป พลังการสร้างความร้อนที่พื้นผิวของน้ำสามารถควบคุมได้ที่ 1-3 วัตต์/ซม.² ในขณะที่น้ำมันอยู่ที่ 0.5-2 วัตต์/ซม.²

สื่อที่เป็นของแข็ง (เช่น แอสฟัลต์และพาราฟิน): ในช่วงแรกของการให้ความร้อน สื่อเหล่านี้จะแข็งและการถ่ายเทความร้อนจะช้า ซึ่งอาจนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นได้ง่าย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกกำลังทำความร้อนที่พื้นผิวต่ำกว่า ซึ่งปกติจะไม่เกิน 1 วัตต์/ซม.² และควรลดแรงดันไฟฟ้าลงก่อนในระหว่างการสตาร์ทเครื่อง จากนั้นจึงเพิ่มเป็นแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดหลังจากที่ตัวกลางละลายจนหมด เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ท่อทำความร้อนไฟฟ้าไหม้เนื่องจากการสะสมความร้อน

2、 กำหนดพารามิเตอร์การทำงาน

(1) อุณหภูมิความร้อน

อุณหภูมิความร้อนที่ต้องการเป็นพื้นฐานสำคัญในการเลือกวัสดุและกำลังของท่อทำความร้อนไฟฟ้า

การทำความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ (≤ 100 ℃): เช่นการทำความร้อนน้ำในบ้าน ฉนวนน้ำมันที่อุณหภูมิห้อง ฯลฯ วัสดุทั่วไปของท่อความร้อนไฟฟ้าสามารถตอบสนองความต้องการ เช่น สแตนเลส 304 เหล็กกล้าคาร์บอน ฯลฯ

เครื่องทำความร้อนอุณหภูมิปานกลาง (100 ℃ -300 ℃): สำหรับวัตถุประสงค์ในการทำความร้อนเช่นน้ำมันความร้อนและน้ำร้อนอุตสาหกรรม สแตนเลส 304 และสแตนเลส 316L เป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไป และเหล็กกล้าคาร์บอนอุณหภูมิสูงบางชนิดก็สามารถนำมาใช้ได้เช่นกัน แต่ควรให้ความสนใจกับความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน

การทำความร้อนที่อุณหภูมิสูง (≥ 300 ℃): ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องเลือกการให้ความร้อนด้วยเกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง วัสดุโลหะผสมที่ทนต่ออุณหภูมิสูง เช่น Incoloy 800, Incoloy 840 เป็นต้น โลหะผสมเหล่านี้ยังคงสามารถรักษาคุณสมบัติทางกลที่ดีและทนต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงได้

(2) ความกดดันในการทำงาน

แรงดันใช้งานภายในภาชนะส่งผลต่อการออกแบบโครงสร้างและความหนาของวัสดุของท่อทำความร้อนไฟฟ้า

สภาวะแรงดันต่ำ (≤ 0.6MPa): ท่อความร้อนไฟฟ้าแบบหน้าแปลนทั่วไปหรือแบบเกลียวสามารถตอบสนองความต้องการ และความหนาของวัสดุไม่จำเป็นต้องหนาขึ้นเป็นพิเศษ

สภาวะแรงดันปานกลางและสูง (0.6MPa-10MPa): จำเป็นต้องเลือกท่อความร้อนไฟฟ้าที่ทำจากวัสดุหนา และวิธีการเชื่อมต่อควรใช้หน้าแปลนแรงดันสูงที่เชื่อถือได้มากขึ้นหรือการเชื่อมต่อการเชื่อมเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการรั่วไหลเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูง

สภาพการทำงานที่มีแรงดันสูงเป็นพิเศษ (≥ 10MPa): จำเป็นต้องปรับแต่งท่อความร้อนไฟฟ้าแรงสูงแบบพิเศษ โดยมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับวัสดุท่อ โครงสร้างการปิดผนึก ฯลฯ โดยปกติแล้ว เหล็กกล้าโลหะผสมพิเศษจะถูกใช้และแปรรูปผ่านเทคนิคการประมวลผลแบบพิเศษ

(3) สภาพแวดล้อม

ไม่สามารถละเลยสภาพแวดล้อมการทำงานของท่อทำความร้อนไฟฟ้าได้ ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงความชื้น ก๊าซที่ระเบิดได้ ฯลฯ

สภาพแวดล้อมที่เปียกชื้น เช่น ห้องน้ำ สระน้ำใต้ดิน ฯลฯ จำเป็นต้องเลือกท่อทำความร้อนไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพกันน้ำได้ดี ขั้วต่อสายไฟควรได้รับการออกแบบให้มีการซีลกันน้ำ และระดับการป้องกันควรสูงถึง IP65 เป็นอย่างน้อยเพื่อป้องกันข้อผิดพลาดในการรั่วที่เกิดจากความชื้น

สภาพแวดล้อมที่เกิดการระเบิด: ต้องใช้เครื่องทำความร้อนแบบจุ่มป้องกันการระเบิดในสถานที่ที่มีก๊าซหรือฝุ่นที่ระเบิดได้ เช่น โรงปฏิบัติงานทางเคมีและปั๊มน้ำมัน ขั้วต่อสายไฟของท่อทำความร้อนไฟฟ้าป้องกันการระเบิดใช้โครงสร้างป้องกันการระเบิดที่สอดคล้องกับมาตรฐานป้องกันการระเบิด เช่น Ex d Ⅱ BT4, Ex d Ⅱ CT4 เป็นต้น เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย

3、 เลือกโครงสร้างและวิธีการติดตั้งที่เหมาะสม

(1) โครงสร้างภายนอก

เครื่องทำความร้อนแบบจุ่มมีโครงสร้างภายนอกที่หลากหลายเพื่อปรับให้เข้ากับรูปทรงภาชนะและพื้นที่การติดตั้งที่แตกต่างกัน

ท่อทำความร้อนไฟฟ้าแบบตรง: แบ่งออกเป็นแบบตรงหัวเดียวและสองหัว มีโครงสร้างเรียบง่ายและติดตั้งง่าย เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีรูปร่างภาชนะปกติและมีพื้นที่เพียงพอ เช่น ถังเก็บน้ำทรงกระบอก ถังน้ำมัน ฯลฯ

ท่อทำความร้อนไฟฟ้ารูปตัว U และรูปตัว M: สามารถเพิ่มพื้นที่ทำความร้อนในพื้นที่จำกัด ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำความร้อน เหมาะสำหรับถังน้ำทรงสี่เหลี่ยม ถังน้ำมันขนาดเล็ก และภาชนะอื่น ๆ และสามารถปรับแต่งมุมดัดที่เหมาะสมตามขนาดความยาวและความกว้างของภาชนะ

ท่อความร้อนไฟฟ้ารูปทรงพิเศษ: ปรับแต่งตามรูปร่างของภาชนะพิเศษ เช่น รูปคลื่น วงกลม ฯลฯ โดยสามารถปรับให้พอดีกับผนังด้านในของภาชนะได้ในระดับสูงสุด ให้ความร้อนสม่ำเสมอ และมักใช้ในอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ไม่ได้มาตรฐานบางชนิด

(2) วิธีการติดตั้ง

วิธีการติดตั้งที่แตกต่างกันจะเหมาะสมกับประเภทคอนเทนเนอร์และข้อกำหนดการใช้งานที่แตกต่างกัน

การเชื่อมต่อแบบแปลน: เป็นวิธีการติดตั้งที่ใช้กันทั่วไปและเหมาะสำหรับภาชนะปิด การเชื่อมต่อหน้าแปลนมีการปิดผนึกที่ดี การติดตั้งที่มั่นคง และง่ายต่อการถอดประกอบและบำรุงรักษา วิธีการติดตั้งนี้มักใช้กับท่อความร้อนไฟฟ้าซีรีส์ SRY เมื่อเลือกหน้าแปลน ควรกำหนดข้อกำหนดและมาตรฐานของหน้าแปลนตามแรงดันใช้งานและขนาดส่วนต่อประสานของคอนเทนเนอร์ เช่น มาตรฐานแห่งชาติ มาตรฐานของอเมริกา เป็นต้น

การต่อเกลียว: ติดตั้งง่าย ต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับภาชนะที่มีแรงดันต่ำและขนาดเล็ก ควรให้ความสนใจกับการปิดผนึกเมื่อติดตั้งท่อความร้อนไฟฟ้าแบบเกลียวและสามารถใช้เทปดิบหรือสารเคลือบหลุมร่องฟันเพื่อป้องกันการรั่วไหล

การติดตั้งแบบจุ่มด้านข้าง: สำหรับสถานการณ์ที่ไม่สามารถเจาะรูที่ด้านล่างหรือด้านข้างของคอนเทนเนอร์ได้ การติดตั้งแบบจุ่มด้านข้างถือเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด ท่อความร้อนไฟฟ้าถูกแทรกจากด้านบนของภาชนะ และส่วนความร้อนจะถูกแช่อยู่ในตัวกลางโดยไม่ทำลายโครงสร้างของภาชนะ เหมาะสำหรับสร้างสระน้ำ ถังเก็บน้ำ ฯลฯ

4、 คำนวณความต้องการพลังงาน

(1) สูตรการคำนวณกำลังพื้นฐาน

ตามกฎการอนุรักษ์ความร้อน กำลังของท่อความร้อนไฟฟ้าสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้: [P=\ frac {C \ times M \ times \ Delta T} {3600 \ times \ eta}] โดยที่:

(P) คือกำลังของท่อความร้อนไฟฟ้า (kW)

(C) คือความจุความร้อนจำเพาะของตัวกลาง (kJ/(kg ·℃)) เช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4.2 kJ/(kg ·℃) และความจุความร้อนจำเพาะของน้ำมันคือประมาณ 2.0 kJ/(kg ·℃)

(M) คือมวลของตัวกลาง (กก.)

(\ Delta T) คืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ต้องการ (℃);

(\ eta) คือประสิทธิภาพเชิงความร้อน และประสิทธิภาพเชิงความร้อนของ Immersion Heater โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.9-0.95;

3600 คือค่าสัมประสิทธิ์การแปลงกำลังเป็นความร้อน (1kW · h=3600 kJ)

ตัวอย่างเช่น หากต้องการให้ความร้อนน้ำ 1,000 กิโลกรัมจากอุณหภูมิ 20 ℃ ถึง 80 ℃ ด้วยประสิทธิภาพเชิงความร้อน 0.9 การคำนวณพลังงานคือ: [P=\ frac {4.2 \ times 1,000 \ times (80-20)} {3600 \ times 0.9} \ approximate 77.8 \ text {kW}]

(2) พิจารณาปัจจัยการกระจายความร้อน

ในสภาพการทำงานจริง ภาชนะจะกระจายความร้อนไปยังสภาพแวดล้อมโดยรอบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มระยะขอบอย่างเหมาะสมเมื่อคำนวณกำลัง โดยทั่วไปคือ 10% -20% หากภาชนะไม่มีชั้นฉนวนและการสูญเสียความร้อนมีนัยสำคัญ ควรพิจารณาส่วนที่เกินเป็นขีดจำกัดบน หากมีมาตรการฉนวนที่ดีก็สามารถลดระยะขอบได้อย่างเหมาะสม

(3) การกระจายกำลังของท่อทำความร้อนไฟฟ้าหลายท่อ

เมื่อพลังงานที่ต้องการสูง มักจะใช้ท่อความร้อนไฟฟ้าหลายท่อขนานกัน การกระจายกำลังไฟฟ้าควรสม่ำเสมอเพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลดท่อทำความร้อนไฟฟ้าแต่ละท่อ ในเวลาเดียวกัน ควรพิจารณาเค้าโครงของท่อทำความร้อนไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่ามีสนามอุณหภูมิที่สม่ำเสมอเกิดขึ้นภายในภาชนะ หลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นหรือการให้ความร้อนที่มุมที่ตายแล้ว

5、 มุ่งเน้นไปที่ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ

(1) ความปลอดภัยทางไฟฟ้า

ความต้านทานของฉนวน: ความต้านทานของฉนวนของท่อความร้อนไฟฟ้าไม่ควรน้อยกว่า 100 M Ω ก่อนการใช้งาน ควรใช้เมกโอห์มมิเตอร์ในการทดสอบเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของฉนวนที่ดีและป้องกันอุบัติเหตุการรั่วไหล

การป้องกันการต่อสายดิน: เปลือกของท่อความร้อนไฟฟ้าจะต้องต่อสายดินอย่างมีประสิทธิภาพ และความต้านทานต่อสายดินควรเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง โดยทั่วไปจะต้องไม่เกิน 4 Ω เมื่อเกิดการรั่วไหล กระแสไฟฟ้าจะถูกไหลลงดินทันทีเพื่อความปลอดภัยส่วนบุคคลและอุปกรณ์

การป้องกันความร้อนสูงเกินไป: สำหรับระบบทำความร้อนที่สำคัญ ควรติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันความร้อนสูงเกินไป เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิและเทอร์โมสตัท เมื่ออุณหภูมิปานกลางเกินค่าที่ตั้งไว้ หรือท่อทำความร้อนไฟฟ้าเกิดการเผาไหม้ที่แห้ง ระบบจะตัดไฟโดยอัตโนมัติเพื่อปกป้องท่อทำความร้อนไฟฟ้าและอุปกรณ์

(2) คุณภาพของวัสดุ

เลือกท่อความร้อนไฟฟ้าที่ผลิตโดยผู้ผลิตที่ถูกกฎหมายเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุตรงตามข้อกำหนดมาตรฐาน ท่อความร้อนไฟฟ้าคุณภาพสูงได้รับการคัดเลือกอย่างเคร่งครัดในแง่ของการเลือกใช้วัสดุ ตัวอย่างเช่น โลหะผสมนิกเกิลโครเมียมทนอุณหภูมิสูงใช้สำหรับลวดทำความร้อน เลือกผงแมกนีเซียมออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและนำความร้อนได้ และพื้นผิวของตัวท่อโลหะเรียบโดยไม่มีรอยแตกหรือข้อบกพร่อง

(3) แบรนด์และบริการหลังการขาย

เลือกผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงทางการตลาดที่ดีและการรับรู้ถึงแบรนด์ในระดับสูง ซึ่งมักจะมีระบบการจัดการคุณภาพที่ครอบคลุมและเครือข่ายบริการหลังการขาย ในกรณีที่เกิดปัญหาระหว่างการใช้งาน สามารถรับการสนับสนุนทางเทคนิคและบริการบำรุงรักษาได้ทันท่วงที เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้ตามปกติ

6、 อ้างอิงกรณีจริงและคำแนะนำของผู้ผลิต

(1) การวิเคราะห์กรณีที่เกิดขึ้นจริง

การอ้างถึงกรณีการคัดเลือกที่ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมเดียวกันและภายใต้สภาพการทำงานเดียวกันสามารถให้การอ้างอิงที่เข้าใจง่ายสำหรับการเลือก ตัวอย่างเช่น องค์กรเคมีบางแห่งเริ่มใช้ท่อความร้อนไฟฟ้าที่ทำจากสเตนเลสสตีล 316L เพื่อให้ความร้อนแก่สารละลายกรดซัลฟิวริกที่มีความเข้มข้น 30% หลังจากใช้งานไป 3 เดือน ก็มีการกัดกร่อนและการรั่วไหลเกิดขึ้น และต่อมาได้เปลี่ยนเป็นท่อทำความร้อนไฟฟ้าโลหะผสมไททาเนียม ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานได้นานกว่า 2 ปี ด้วยการวิเคราะห์กรณีดังกล่าว คุณสามารถหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดซ้ำๆ และปรับปรุงความแม่นยำของการเลือกได้

(2) ปรึกษากับบุคลากรด้านเทคนิคของผู้ผลิต

ผู้ผลิตท่อความร้อนไฟฟ้ามืออาชีพมีประสบการณ์มากมายและความรู้ทางเทคนิค และสามารถให้คำแนะนำการเลือกที่ถูกต้องตามพารามิเตอร์การทำงานโดยละเอียดที่ผู้ใช้ให้มา ในระหว่างกระบวนการคัดเลือก จำเป็นต้องสื่อสารกับบุคลากรด้านเทคนิคของผู้ผลิตอย่างเต็มที่ และให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับตัวกลางทำความร้อน สภาพการทำงาน ข้อกำหนดการใช้งาน ฯลฯ เพื่อให้ผู้ผลิตสามารถจัดหาโซลูชันผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมที่สุดได้

กล่าวโดยสรุป การเลือกเครื่องทำความร้อนแบบแช่เป็นโครงการที่เป็นระบบซึ่งต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการอย่างครอบคลุม เช่น ตัวกลางในการทำความร้อน พารามิเตอร์การทำงาน การติดตั้งโครงสร้าง การคำนวณกำลัง ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือ ท่อความร้อนไฟฟ้าจะรับประกันประสิทธิภาพสูงสุดระหว่างการใช้งานโดยผ่านการคัดสรรทางวิทยาศาสตร์และเหตุผลเท่านั้น โดยให้บริการทำความร้อนที่เสถียรและมีประสิทธิภาพสำหรับการผลิตและชีวิตประจำวัน