Element za grijanje vode: vrste, gustoća u vatima i vodič za odabir za kupce

Komercijalni bojler od 50 galona koji aktivira prekidač svakog jutra u 6 ujutro obično ima jednog krivca: izgorjeli element za grijanje vode . Nakon 30 godina proizvodnje uronjenih grijača u tvrtki Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. u Jiangsuu, Kina, naši su inženjeri promatrali kako se ista četiri uzorka kvarova ponavljaju u hotelima, praonicama rublja i postrojenjima za preradu hrane. Nitko od njih nije bio slučajan. Svaki je odlučen tjednima ranije specifikacijom koja je ignorirala kemiju vode, gustoću vata ili uvjete instalacije.

Ovaj vodič daje inženjerima za nabavu i timovima za održavanje isti okvir koji koristimo u tvornici: kako su konstruirani elementi za grijanje vode, zašto kvare, koje ocjene zapravo kontroliraju životni vijek i što dobavljač mora provjeriti prije isporuke narudžbe.

Što je element za grijanje vode i zašto prestaje raditi

Element za grijanje vode otporna je zavojnica zatvorena metalnim omotačem i napunjena zbijenim magnezijevim oksidom, pretvarajući električnu energiju u toplinu kroz Jouleovo zagrijavanje i prenoseći tu toplinu na okolnu vodu kondukcijom.

Konstrukcija slijedi standardni slijed kod gotovo svih proizvođača: 80/20 nikal-krom žica je namotana na keramičku ili liskunsku podlogu, umetnuta u bakrenu, nehrđajuću čeličnu ili Incoloy cijev, ispunjena prahom magnezijevog oksida, i zbijena kako bi svitak dobio mehaničku fiksaciju i električnu izolaciju. U krugu od 220 V, element od 3000 W povlači 13,6 A. Temperatura plašta mora ostati ispod otprilike 350°C na najtoplijoj točki u normalnom radu, a to je mjesto gdje gustoća vata ulazi u raspravu.

Četiri uobičajena uzroka kvara elementa za grijanje vode su:

1. Suho pečenje: uključivanje elementa bez vode iznad njega. Temperatura omotača penje se sa 100°C na preko 400°C u manje od minute, pucajući magnezijev oksid i kratko spajajući zavojnicu.
2. Nakupljanje kamenca: naslage kalcijevog karbonata izoliraju omotač, unutarnja temperatura raste, a nikal-krom žica prerano oksidira.
3. Korozija: kloridno piting ili galvansko djelovanje otvara rupu u omotaču, voda ulazi i izolacijski otpor se smanjuje.
4. Labavi terminali: veliki otpor na spoju zagrijava klin, oksidira iglu i na kraju stvara luk unutar kućišta terminala.

Razmjer je najpredvidljiviji od četiri. Pri tvrdoći kalcija od 300 ppm, element visoke gustoće obično stvori vidljivu koru unutar četiri do šest mjeseci. Smanjenje gustoće vata ispod 8 W/cm2 pri istoj tvrdoći održava omotač dovoljno čistim za normalne intervale održavanja.

Visoka gustoća vata naspram niske gustoće vata: kompromis koji produžava vijek trajanja elementa

Gustoća u vatima, definirana kao snaga elementa podijeljena s aktivnom površinom omotača u W/cm2, najvažnija je specifikacija na podatkovnoj tablici elementa za grijanje vode, jer utvrđuje temperaturu omotača, a time i brzinu stvaranja kamenca.

Razmotrite element od 3000 W s 400 cm2 aktivne površine plašta: to je 7,5 W/cm2, dizajn niske gustoće. Komprimirajte istih 3000 W u 200 cm2 i dobit ćete 15 W/cm2, dizajn visoke gustoće. Element visoke gustoće dovodi spremnik do temperature nekoliko minuta brže, ali se njegov omotač puno više zagrijava. Kamenac koji dotakne topliju površinu peče se u tvrdu, cementiranu koru; na hladnijoj površini ostaje mekan i gubi se tijekom normalnog širenja i skupljanja.

Elementi za grijanje vode s uvrtanjem u odnosu na prirubnicu: koji stil montaže odgovara vašem spremniku

Uvrtni elementi omogućuju rad malih i srednjih spremnika kroz standardni otvor s navojem, dok prirubnički elementi prenose veliku snagu u komercijalne i industrijske posude kroz pričvršćenu ploču.

Uvrtni elementi za grijanje vode, koji se nazivaju i elementi s navojem ili čepom, koriste muški NPT ili BSP navoj, obično 1 inča u grijačima vode za kućanstvo i 1,25 ili 2 inča na većim spremnicima za izvoz. Element je u obliku slova U, umeće se kroz otvor s navojem u stijenci spremnika, a kvalificirani vodoinstalater može ga zamijeniti za oko 40 minuta. Oznake snage obično se kreću od 1500 W do 6000 W. Xinghua Yading ih trenutno proizvodi u verzijama od bakra, nehrđajućeg čelika i Incoloya kako bi odgovarale kemijskom sastavu vode odredišnog tržišta.

Element za grijanje vode s navojem za spremnike Ovaj element s navojem ili utikačem odgovara domaćim i izvoznim grijačima vode gdje je važna brza zamjena. Dostupan u bakru, nehrđajućem čeliku ili Incoloyu, odgovara ranijem rasponu od 1500–6000 W i pomaže u ispunjavanju ograničenja gustoće u vatima prije prelaska na opcije s prirubnicom. Pogledajte proizvod →

Elementi prirubnice pričvršćeni su vijcima na prirubnicu koja je zavarena na stijenku spremnika. Prirubnica od 3 inča do 8 inča nosi nekoliko ukosnih cijevi na jednoj ploči, šireći 6000 W do preko 60 000 W preko mnogo veće površine omotača. Grijači s prirubnicom standard su za kotlove, procesne spremnike i velike skladišne ​​posude gdje jedan element koji se uvija ne može dati potrebnu snagu bez prekoračenja ograničenja gustoće vata.

Prirubnički uronjeni grijač za velike posude Nakon rasprave o uvrtanju, ovaj grijač s prirubnicom podnosi 6000 W do više od 60 000 W preko više ukosnih cijevi. Njegova montažna ploča od 3 do 8 inča odgovara kotlovima i procesnim spremnicima, dok izbor materijala plašta izravno utječe na otpornost na koroziju i gustoću u vatima. Pogledajte proizvod →

Materijali plašta: bakar, nehrđajući čelik ili inkoloj

Materijal plašta određuje otpornost elementa za grijanje vode na koroziju, maksimalnu sigurnu gustoću vata i cijenu, tako da izbor mora slijediti kemijski sastav vode, a ne katalošku cijenu.

Bakar provodi toplinu pri oko 401 W/mK, otprilike 25 puta bolje od nehrđajućeg čelika, tako da bakreni omotač ostaje hladniji pri istom opterećenju u vatima i može nositi veću gustoću u vatima bez stvaranja kamenca. Bakar kvari kada je voda agresivna: ispod pH 6,5 korodira, a velika brzina protoka nagriza meki metal.

Nehrđajući čelik 304 je svestrani. Otporan je na većinu pitke vode, pokriva pH raspon od oko 6,5 do 9,5 i tolerira kloride do otprilike 200 ppm. Njegova toplinska vodljivost od oko 16 W/mK daleko je niža od bakra, tako da sigurna gustoća u vatima pada na raspon od 8-12 W/cm2.

Nehrđajući 316 dodaje molibden za poboljšanu otpornost na kloride i odgovara zalihama tretiranim kloraminom ili crpljenim iz obalne podzemne vode s 500 ppm klorida. Incoloy 825 kombinira visok sadržaj nikla, kroma, molibdena i bakra kako bi dao najbolju kombinaciju otpornosti na kamenac i otpornosti na koroziju, i to je standardni izbor za komercijalne grijače vode u regijama s tvrdom vodom gdje tvrdoća prelazi 300-400 ppm.

• Za tvrdu vodu iznad 200 ppm, preferirajte Incoloy 825.
• Održavajte gustoću vata između 8 i 10 W/cm2 bez obzira na materijal omotača.
• Gdje spremnik ima dva priključka, ugradite dva elementa niske gustoće umjesto jedne jedinice visoke gustoće.
• Zatražite od tvornice maksimalnu temperaturu plašta elementa pri vašoj predviđenoj gustoći u vatima.

Tvorničke provjere kvalitete koje sprječavaju prijevremeni kvar

Element za grijanje vode napušta pouzdanu tvornicu tek nakon što prođe testove otpora, dielektrika, izolacije i uzemljenja, jer su kvarovi koji su bitni na terenu električni prije nego mehanički.

Ograničenja prolaza koja se koriste u ispitnom laboratoriju Xinghua Yadinga odražavaju uobičajenu industrijsku praksu: otpor zavojnice unutar 5 posto nazivne vrijednosti, otpornost na dielektrik od 1500 VAC tijekom 60 sekundi bez kvara, izolacijski otpor iznad 100 megaoma izmjeren na 500 VDC i kontinuitet uzemljenja ispod 0,1 ohma za izložene metalne dijelove. Proizvodni element koji ne zadovolji bilo koji od ovih testova se odbacuje, ne prerađuje.

Inženjeri nabave trebali bi od novog dobavljača zatražiti tri dokumenta: izmjerene vrijednosti otpora iz stvarne serije, izvješće o ispitivanju dielektrika i fotografiju izrezanog uzorka koji pokazuje zbijanje MgO. Tvornica koja opskrbljuje sve troje bez otpora ima sustav kvalitete koji funkcionira. Tvornica koja to ne može borit će se za isporuku dosljednih performansi elementa za grijanje vode.

Potpuno uronjena usluga zahtijeva zatvorenu terminalnu glavu. Na našoj liniji grijača s prirubnicom, oblikovani vodootporni terminalni blok drži kondenzaciju dalje od terminala pod naponom.

Potpuno uronjeni vodootporni grijač s prirubnicom Ovaj grijač sa zatvorenom prirubnicom ima IP68 vodootpornost za vlažnu ili potpuno uronjenu tekućinu. Njegov oblikovani terminalni blok sprječava kondenzaciju na dijelovima pod naponom, što ga čini pouzdanim izborom pri specifikaciji konfiguracije za teška okruženja uz dimenzije i napon spremnika. Pogledajte proizvod →

Kada budete spremni navesti, pošaljite svoje dimenzije spremnika, analizu tvrdoće vode, napon i potrebno vrijeme oporavka. Kontaktirajte naš inženjerski tim s tim detaljima, a mi ćemo potvrditi konfiguraciju uvrtanja ili prirubnice, materijal omotača, gustoću u vatima i performanse zagrijavanja koje možete očekivati.

Element za grijanje vode FAQ

Kako mogu znati je li grijač vode pregorio?

Multimetrom izmjerite otpor na dva priključka. Element od 3000 W za 220 V očitava oko 16 ohma kada je zdrav. Otvoreni krug znači da je zavojnica pukla. Zatim izmjerite od svakog terminala do metalnog plašta; svako očitanje ispod nekoliko megaoma ukazuje na neispravnu izolaciju i element se mora zamijeniti.

Koju gustoću vata trebam odabrati za tvrdu vodu?

Kada je ukupna tvrdoća iznad 200 ppm kalcijevog karbonata, odaberite element niske gustoće ispod 8-10 W/cm2 s omotačem od Incoloya. Bakar visoke gustoće stvara tvrdu koru od kamenca unutar šest mjeseci. Ako tvrdoća prelazi 400 ppm, upotrijebite prirubni element s prevelikom površinom plašta ili omekšajte vodu uzvodno.

Mogu li pokrenuti grijač vode od 230 V na 240 V napajanje?

Da. Element s nazivnim naponom od 230 V na naponu od 240 V troši oko 8,8 posto više snage. Elementi niske gustoće to lako podnose. Elementi visoke gustoće koji već rade blizu svoje granice gustoće vata mogu imati znatno kraći vijek trajanja. Ako je opskrba fiksna na 240 V, naručite elemente za 240 V.

Koliko bi trebao trajati grijač vode?

S ispravnim naponom, niskom gustoćom u vatima i kompatibilnom kemijom vode, uvrtni element u stambenim objektima obično traje 6-10 godina. Komercijalni elementi prirubnice s redovitim uklanjanjem kamenca rade 3-5 godina. Jedna suha vatra može uništiti bilo koju vrstu za manje od minute.