تصميم عنصر التسخين ذو الزعانف: كثافة الواط والمواد واختيار تدفق الهواء

A عنصر التسخين ذو الزعانف يوجد لسبب واحد: نقل المزيد من الحرارة إلى الهواء المتحرك دون دفع درجة حرارة الغلاف إلى ما هو أبعد من الحد المادي. في سخان مجرى الهواء الذي يحمل حمولة تسخين هواء بقدرة 150 كيلووات، يمكن أن تحتاج الحزمة الأنبوبية العارية إلى أكثر من ضعف الطول المسخن للحزمة ذات الزعانف لنفس درجة حرارة المخرج. تضاعف الزعانف مساحة السطح الخارجي بحوالي 3.4 إلى 7.8 مرات، اعتمادًا على درجة الزعنفة وارتفاعها وما إذا كانت الزعانف ملفوفة أو مجعدة أو ملحومة.

التأثير العملي هو انخفاض كثافة واط على الغلاف، وانخفاض درجة حرارة المعدن، وعمر خدمة أطول في نفس تدفق الهواء. معظم عناصر التسخين ذات الزعانف الصناعية عبارة عن ملفات مقاومة داخل الفولاذ المقاوم للصدأ أو أنابيب Incoloy، مع زعانف من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم متصلة بالخارج. تظهر في سخانات القنوات والأفران وأنفاق التجفيف وسكاكين الهواء الناقلة وأنظمة إعادة تدوير الهواء حيث يكون جانب الهواء هو عنق الزجاجة.

ما الذي يجعل عنصر التسخين ذو الزعانف مختلفًا عن الأنبوب العاري؟

الفرق هو التحميل السطحي. تؤدي إضافة الزعانف إلى زيادة المساحة المتاحة للحمل الحراري، وبالتالي يمكن تحقيق نفس خرج الحرارة عند درجة حرارة غمد أقل. تعمل درجة حرارة الغلاف المنخفضة على إبطاء عملية الأكسدة، وتقليل الإجهاد الحراري، وحماية سلك المقاومة من التآكل المتسارع.

هذه المقارنة لا تعني أن العنصر ذو الزعانف هو الخيار الأفضل دائمًا. في أفران الطلاء المتربة أو مجففات المنسوجات الثقيلة، يمكن أن تصبح الزعانف مسدودة. يتصرف العنصر ذو الزعانف المسدودة كأنبوب مكشوف يعمل بكثافة واط أعلى بكثير، مما يؤدي إلى تسريع الإرهاق. يجب أن يكون مسار تدفق الهواء وإعداد الفلتر والوصول إلى الصيانة جزءًا من التصميم.

مواد غمد عنصر التسخين ذات الزعانف وحدود كثافة الواط

بالنسبة لتسخين الهواء، فإن القرار المادي الأول هو الغلاف وليس الزعنفة. يجب أن يتحمل الغلاف أعلى درجة حرارة سطحية يمكن أن يصل إليها العنصر في ظل التدفق الطبيعي وفي ظل فشل التدفق المسدود، لأن الزعنفة يجب عليها فقط توصيل الحرارة إلى الهواء.

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 304 هو الخيار الافتراضي للهواء النظيف حتى 600 درجة مئوية. ويضيف الفولاذ المقاوم للصدأ 321 التيتانيوم لتحسين مقاومة الزحف. يتمتع إنكولوي 800 بمقاومة أكسدة أقوى لدرجات الحرارة العالية وهو شائع في الأفران. يتعامل الفولاذ المقاوم للصدأ 310S مع درجات حرارة القناة الأكثر سخونة ولكنه يكلف أكثر ويصعب تشكيله في درجات ضيقة من الزعانف.

ما يفعله الملعب زعنفة للأداء

تزيد درجة تضييق الزعانف من مضاعفة مساحة السطح، ولكنها تزيد أيضًا من انخفاض الضغط وتخلق فتحات ضيقة يمكن أن يتجمع فيها الغبار. أقل من 5 مم، يبدأ غشاء الهواء بين الزعانف في الاقتراب من سمك الطبقة الحدودية بسرعة منخفضة، وتضيف المنطقة الإضافية القليل من نقل الحرارة.

تكوينات عنصر التسخين ذات الزعانف لسخانات القنوات والأفران

الشكل هو القرار الثاني بعد المادة. يعتبر العنصر ذو الزعانف على شكل حرف I هو أبسط تصميم عبر الجدار لتدفق الهواء الأفقي. إنه يوفر طولًا ساخنًا مستقيمًا وتوسعًا يمكن التنبؤ به واستبدالًا سهلاً من لوحة الوصول إلى مجاري الهواء.

أنبوب تسخين ذو زعانف على شكل حرف I لتدفق الهواء الأفقي يعتبر العنصر ذو الزعانف على شكل حرف I هو أبسط تصميم عبر الجدار، حيث يوفر طولًا ساخنًا مستقيمًا وتوسعًا يمكن التنبؤ به واستبدالًا سهلاً، مما يجعله مثاليًا لتدفق الهواء الأفقي في سخانات القنوات. عرض المنتج →

يحصل العنصر ذو الزعانف على شكل حرف U على طول أكثر تسخينًا في قناة قصيرة دون إضافة تركيبات نهائية إضافية. يقلل انحناء العودة من عدد اختراقات الجدار، وهو أمر مهم في المساكن المضغوطة أو المعزولة.

أنبوب تسخين ذو زعانف على شكل حرف U للقنوات القصيرة يعمل العنصر ذو الزعانف على شكل حرف U على زيادة الطول الساخن في القنوات القصيرة، ويقلل من اختراق الجدران، ويضمن توزيعًا متساويًا للحرارة، مما يجعله مناسبًا للمساكن المضغوطة أو المعزولة. عرض المنتج →

تعمل العناصر ذات الزعانف المربعة والشكل O في أغلفة سخان المنفاخ حيث يجب أن يكون قلب التسخين مضغوطًا. يوفر المسار المحيطي المستمر مساحة سطحية عالية داخل شكل غلاف صغير.

أنبوب تسخين ذو زعانف مربعة للأغلفة المدمجة يوفر الأنبوب ذو الزعانف المربعة صلابة هيكلية متزايدة ومسارًا محيطيًا مستمرًا لمساحة السطح العالية في مبيتات سخان المنفاخ المدمجة، مما يضمن نقل الحرارة بكفاءة ومتانة. عرض المنتج →

تقوم شركة Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. (Yading) ببناء هذه التكوينات كجزء من مجموعة أنابيب تسخين الهواء ذات الزعانف. الاختيار ليس هندسيًا بحتًا. في القناة العمودية، يجب أن تكون العناصر على شكل حرف U موجهة بحيث يكون الطرف المفتوح لأسفل حتى لا يتجمع التكثيف عند الانحناء. في الفرن الأفقي، يتم تركيب عناصر على شكل حرف I عبر تدفق الهواء لإنشاء ستارة حرارية موحدة. عادةً ما يتم اختيار الأشكال المربعة والأشكال O لزيادة مساحة السطح داخل غلاف دائري أو مربع.

يؤثر اتجاه التركيب على عمر الخدمة

يمكن أن يستمر العنصر نفسه مرتين في اتجاه واحد ويحترق بسرعة في اتجاه آخر. يؤثر التثبيت على كيفية تصريف المكثفات، وكيفية تساقط الغبار من الزعانف، ومدى وصول الهواء بالتساوي إلى السطح الساخن. قم بمراجعة التصميم الميكانيكي قبل التأكد من رسم السخان.

تسلسل المواصفات العملية

أسرع طريقة للحصول على عنصر تسخين ذو زعانف يمكن الاعتماد عليه هو تحديده بنفس الترتيب الذي يحسبه المهندس: واجب الهواء، والتحميل السطحي، والمواد، والهندسة، والإمدادات الكهربائية، والتحكم.

1. تحديد تدفق كتلة الهواء وارتفاع درجة الحرارة. استخدم التصنيف الفعلي للمروحة، وليس حجم القناة الاسمي، لأن خرج الحرارة يعتمد على كيلوغرامات من الهواء في الساعة.
2. حساب القوة الكهربائية الإجمالية. اضرب تدفق الكتلة بالحرارة النوعية للهواء وارتفاع درجة الحرارة المطلوبة، ثم أضف هامش أمان لفقد مجاري الهواء.
3. ضبط الحد الأقصى لكثافة واط. ابدأ بأقل من 4.0 وات/سم2 للأعمال القياسية في الفرن وأقل من 3.0 وات/سم2 إذا كان الهواء يحتوي على رذاذ زيتي أو إذا كان التدفق يمكن أن ينخفض ​​فجأة.
4. اختر مواد الغلاف والزعانف. قم بمطابقة الغلاف مع أقصى درجة حرارة ممكنة للهواء، وقم بمطابقة معدن الزعنفة مع نظافة تيار الهواء.
5. حدد التكوين الميكانيكي. اختر شكلاً I أو U أو مربعًا أو O أو W أو مخصصًا استنادًا إلى أبعاد مجاري الهواء ومستوى التثبيت والوصول إلى الصيانة.
6. تأكد من الجهد والمرحلة وتوجيه الرصاص. تعمل الدوائر ثلاثية الطور عالية الجهد على تقليل التيار، ولكنها أيضًا تغير مبيت التوصيل ومسافات الزحف المطلوبة في الطرف الطرفي.

تتعامل المصانع ذات مجموعة المنتجات الواسعة مع هذه العملية بسرعة. ينتج مصنع Yading أكثر من 500000 عنصر تسخين سنويًا ويصدرها إلى أكثر من 25 دولة، مما يعني أن المراجعة الهندسية مدمجة في كل طلب مخصص بالإضافة إلى كل وحدة قياسية. إذا كنت تريد التحقق من الحساب قبل الطلب، أرسل ورقة عمل تدفق الهواء إلى المكتب الهندسي من خلال صفحة الاتصال .

أسئلة يطرحها المشترون قبل الطلب

ما هي كثافة الواط الآمنة لعنصر التسخين ذي الزعانف في الهواء القسري؟

مع تحرك الهواء النظيف بسرعة 2 إلى 10 م/ث، يعد 2.0 إلى 6.0 وات/سم2 نطاقًا عمليًا يعتمد على مادة الغلاف ودرجة حرارة التشغيل. أقل من 1.0 وات/سم2 يكون العنصر كبيرًا جدًا؛ أعلى من 6.0 وات/سم2 تبدأ مدة حياة الغلاف في الانخفاض بسرعة.

هل يمكنني استخدام عنصر التسخين ذو الزعانف لتسخين السائل؟

ليس عادة. في الماء أو الزيت، تحبس الزعانف القشور، والتي تعمل بمثابة عازل وتخلق مناطق ساخنة محلية. يعد السخان الغاطس ذو الغلاف الناعم أو التصميم ذو الحواف خيارًا أفضل للواجبات السائلة.

كيف أختار بين زعانف الفولاذ المقاوم للصدأ 304 وIncoloy 800؟

استخدم 304 للهواء الجاف النظيف حتى 600 درجة مئوية. استخدم Incoloy 800 عندما تتجاوز درجة حرارة الهواء الخارج 600 درجة مئوية أو عندما يقوم المدفأة بدورات متكررة. مادة الغلاف، وليس الزعنفة، هي التي تحدد الحد الأعلى لأن الزعانف يتم تبريدها بواسطة تيار الهواء.

لماذا تعتبر درجة الزعنفة مهمة بالنسبة لضمان عنصر التسخين؟

تحدد خطوة الزعانف مساحة السطح، وانخفاض الضغط، ومدى سهولة تنظيف السخان. يمكن أن تمنع الطبقة الضيقة بسرعة تيارات الهواء التي تحتوي على ألياف أو رذاذ زيتي أو غبار موصل، وسيؤدي العنصر المحجوب إلى ارتفاع درجة حرارة الغلاف. اختر مسافة أوسع للهواء المتسخ واعتمد على طول سطح أكبر بدلاً من ذلك.