Odabir cijevi industrijskog predgrijača zraka: materijali, gustoća u vatima i dizajn rebra

Linija za sušenje koja radi pri 90 m3/min zraka može izgubiti oko 10 posto svoje učinkovitosti grijanja kada je razmak rebara na cijevi predgrijača zraka pretijesan. Češće nego ne, pravi problem nije sam grijač, već neusklađenost između dizajna cijevi i stvarnih uvjeta zraka. Zato odabir cijevi za predgrijač zraka znači balansiranje temperature materijala, gustoće vata i geometrije rebara prije ugradnje, a ne nakon što dođe do kvara.

Što je cijev predgrijača zraka?

Cijev predgrijača zraka je komponenta za izmjenu topline koja podiže temperaturu zraka koji struji kroz kanal, pećnicu ili komoru za sušenje. U kotlovskim sustavima, cijevni predgrijači vraćaju toplinu iz dimnih plinova. U opremi za električno grijanje, cijev je zatvoreni otporni grijač s metalnim omotačem, izolacijom od magnezijevog oksida i, u većini zračnih primjena, rebrima za povećanje površine prijenosa topline. Otporna žica je spiralno namotana i puna MgO, koji prenosi toplinu dok električki izolira plašt. Plašt je zavaren i valjan do konačnog promjera, obično od 6,5 mm do 12,5 mm. Ovaj se članak fokusira na inačicu s električnim grijanjem jer je to ona koju inženjeri procesa najčešće navode kao komponentu dizajna.

Uobičajeni tipovi cijevi za predgrijanje zraka

Standardne cijevi za predgrijač zraka dostupne su u ravnim konfiguracijama, u obliku slova U, u obliku slova W i u obliku slova O.

Ravne konfiguracije, U-oblika i W-oblika

Ravna cijev je najjednostavniji oblik i odgovara instalacijama gdje grijana duljina odgovara dubini kanala. Cijev u obliku slova U vraća se u sebe, što omogućuje kratkom kanalu da se prilagodi dugoj učinkovitoj duljini grijanja. Cijevi u obliku slova W dodaju još jedan zavoj, dajući još aktivniju površinu unutar kompaktnog prostora. U praksi je format u obliku slova U dobar standard za pećnice s prisilnom konvekcijom jer drži priključne terminale na istoj strani, što pojednostavljuje ožičenje. Na primjer, a Rebrasta cijev za grijanje zraka u obliku slova U obično se navodi kada je visina kanala ograničena, ali je potrebna snaga velika.

Proizvođači i dobavljači rebrastih grijaćih cijevi u obliku slova U Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. je kineski proizvođač OEM/ODM rebrastih grijaćih cijevi u obliku slova U i rebara u obliku slova U ... Pogledajte proizvod →

Rebraste naspram glatkih cijevi

Glatke cijevi se lakše čiste i prihvatljive su u cirkulacijskim sustavima male snage. Rebraste cijevi standardni su izbor za predgrijače zraka jer višestruko povećavaju područje prijenosa topline. Faktor rebra, koji je omjer površine rebra i površine gole cijevi, obično se kreće od 2 do 4. Kod električnog grijanja zraka, veći faktor rebra omogućuje isporuku iste snage pri nižem površinskom opterećenju, što smanjuje rizik od stvaranja kamenca od oksida i produljuje vijek trajanja cijevi. Međutim, glatke cijevi se ne smiju zanemariti: u opremi za čiste sobe ili tamo gdje je potrebna česta sterilizacija, nedostatak peraja može znatno pojednostaviti održavanje.

Odabir materijala: Prva odluka koja utječe na vijek trajanja cijevi

Prvi korak odabira je materijal plašta. Materijal određuje maksimalnu kontinuiranu radnu temperaturu, dopuštenu koroziju i praktični životni vijek cijevi. Donja tablica uspoređuje najčešće materijale za cijevi električnog predgrijača zraka.

Odabir prema temperaturi

Maksimalna temperatura plašta mora ostati ispod točke oksidacije materijala. Za kontinuirani rad, nehrđajući čelik 304 je prikladan ispod 750°C. Kada temperatura izlaznog zraka prijeđe tu razinu, prijeđite na 321 ili leguru 800. Legura 840 se koristi kada se sama površina cijevi približi 900°C, na primjer u dizajnu velike gustoće snage ili kada je brzina zraka mala.

Zabrinutost zbog korozije i kondenzacije

U predgrijačima zraka može doći do korozije točke rosišta kada temperatura površine cijevi padne ispod točke rosišta okolnog plina. Čak iu električno grijanom kanalu, hladni uvjeti pokretanja mogu stvoriti kondenzat na površini od nehrđajućeg čelika. Kloridi i sulfati u radioničkom zraku tada napadaju omotač. Za okruženja s poznatom vlagom, omotač od legure 800 i ograničenje niske gustoće u vatima daju dodatnu marginu sigurnosti.

Gustoća vata i njen praktični učinak

Gustoća u vatima je snaga podijeljena s površinom grijane površine, obično izražena u W/cm2. To je najkorisniji broj za predviđanje temperature površine cijevi. Pri istoj snazi ​​u vatima, rebrasta cijev ima nižu gustoću u vatima od glatke cijevi jer je površina rebra veća, pa je omotač hladniji. U primjenama s prisilnim zrakom s brzinom kanala od 3 m/s ili više, početni raspon od 3 do 5 W/cm2 siguran je za nehrđajući čelik. Ako je protok zraka nepravilan ili je kanal premali, efektivna vrijednost se može udvostručiti u nekim zonama, zbog čega mnogi inženjeri ostaju ispod 3 W/cm2 dok se ne provjeri stvarni uzorak protoka. Za grijač od 10 kW s rebrastom površinom od 2000 cm2, gustoća u vatima je 5 W/cm2. Ako se isti grijač procjenjuje na području gole cijevi, brojka može izgledati mnogo veća, stoga uvijek provjerite koje područje proizvođač navodi.

Prije dovršetka dizajna, usporedite izračunatu snagu s protokom mase zraka i porastom temperature koristeći Q = m * cp * dT. Nakon što je poznata potrebna snaga, prilagodite duljinu cijevi i geometriju rebara kako biste zadržali gustoću vata unutar sigurnog pojasa. Detaljno objašnjenje ovog odnosa dostupno je u članku o gustoća u vatima u električnim grijačima .

Rebraste cijevi: više površine, manje pregrijavanja

Rebra mijenjaju rad cijevi predgrijača zraka u kanalu. Bez rebara, vanjski koeficijent prijenosa topline zraka je nizak, tako da se temperatura površine cijevi brzo penje, a grijaća žica iznutra je toplija nego što je potrebno. S rebrima, ista cijev odbija više topline u protok zraka i ukupna učinkovitost se osjetno poboljšava. Kompromis je pad tlaka: manji razmak peraja stvara veću površinu, ali i veći otpor, pa ventilator mora raditi više. Za prašnjav ili vlaknast zrak sigurniji je širi razmak peraja čak i ako je toplinska izvedba malo niža. Visina, debljina i korak peraje definiraju faktor peraje. Uobičajena visina peraje je 6 do 15 mm, debljina 0,3 do 0,5 mm, a korak 3 do 6 mm. Kada je potražnja velika, a Rebrasta grijaća cijev u obliku slova W daje više površine u istom otisku. U kružnim kanalima, an Rebrasta grijaća cijev u obliku slova O je dizajniran da prati poprečni presjek i smanji mrtve zone u blizini stijenke kanala.

Proizvođači i dobavljači rebrastih grijaćih cijevi u obliku slova O Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. je kineski proizvođač OEM/ODM rebrastih cijevi za grijanje O-oblika i O-oblikovanih rebara ... Pogledajte proizvod →

Proizvođači i dobavljači prilagođenih rebrastih grijaćih cijevi u obliku slova W Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. je kineski proizvođač OEM/ODM rebrastih cijevi za grijanje u obliku slova W i rebara u obliku slova W ... Pogledajte proizvod →

Odabir cijevi za predgrijač zraka: Kontrolni popis korak po korak

Strukturirani kontrolni popis sprječava tipične pogreške u novim instalacijama: prevelika gustoća u vatima, pogrešan materijal ili nedovoljna površina rebra. Koristite sljedeći redoslijed kada specificirate cijev predgrijača zraka.

1. Definirajte protok zraka, ulaznu temperaturu i potrebnu izlaznu temperaturu. Izračunajte ukupnu potrebnu snagu.
2. Odaberite ciljanu gustoću u vatima. Za brzine u kanalima iznad 3 m/s, 3–5 W/cm2 je razumna početna točka; smanjite vrijednost ako je protok zraka promjenjiv.
3. Odaberite materijal plašta prema maksimalnoj očekivanoj temperaturi površine cijevi i riziku od korozije u okolini.
4. Odaberite između glatkih i rebrastih cijevi. Poželjne su rebraste cijevi osim ako je čišćenje glavni prioritet.
5. Potvrdite smjer montaže, polumjere savijanja, položaj termoelementa i električne veze s proizvođačem prije proizvodnje.

Za više smjernica o poboljšanju cjelokupnog sustava pročitajte o kako poboljšati energetsku učinkovitost industrijskih sustava grijanja zraka s učinkovitim cijevima za grijanje zraka .

Uobičajeni kvarovi i prevencija

Čak i dobro određena cijev može pokvariti ako se instalirani uvjeti razlikuju od dizajna. Najčešći kvarovi su pregrijavanje, proboj izolacije i mehanička oštećenja rebara.

• Izgaranje od pregrijavanja: to se pokazuje kao vidljivo obojeno područje na ovojnici. Obično dolazi od gustoće vata koja je previsoka za stvarni protok ili zbog kvara ventilatora. Provjerite smjer i brzinu protoka zraka i dodajte prekidač protoka.
• Kvar izolacije: ovo se pojavljuje kao struja curenja kada magnezijev oksid apsorbira vlagu, često nakon hladnog gašenja. Pustite da se cijev postupno ohladi i ostavite terminalni odjeljak suhim.
• Oštećenje peraje: savijena ili nedostajuća rebra povećavaju lokalnu temperaturu i smanjuju prijenos topline. Zaštitite grijač tijekom rukovanja i održavanja te očistite naslage prašine bez upotrebe oštrih alata.

Toplinska zaštita nije obavezna. Osnovni termostat s visokim ograničenjem ili blokada protoka zraka mogu spriječiti većinu kvarova pregaranja. Za dodatnu sigurnosnu praksu, pregledajte bitna sigurnosna pravila za grijaće spirale i njihove spojeve .

Zaključak

Odabir cijevi za predgrijač zraka je inženjerska odluka koja ovisi o četiri broja: izlaznoj temperaturi zraka, raspoloživom prostoru, brzini zraka i gustoći u vatima. Kada su sva četiri poznata, materijal i geometrija peraje postaju jasni. Ako se jedan od njih zanemari, cijev će vjerojatno otkazati prije očekivanog radnog vijeka. U industrijskom sustavu grijanja, nekoliko sati pregleda dizajna u fazi specifikacije uvijek je jeftinije od prekida rada uzrokovanog premalim ili neusklađenim grijačem.