Fémcsöves elektromos fűtőelemek
A csőfűtőelem szinte minden ipari fűtőbetét alapszerkezete. Ez az oldal leírja, miből készül, milyen átmérők és hosszak gyárthatók, és melyek a méretezés valós határai.
Az elem felépítése
Egy fémcsöves elemnek hét alkotórésze van, mindegyiknek megvan a maga szerepe:
- A csöves védőburkolat — a fűtött közeg és az üzemi hőmérséklet szerint választjuk, nem a teljesítmény szerint.
- Az ellenálláshuzal-spirál — nikkel-króm ötvözetből vagy más fémből, az alkalmazás szerint; ugyanabba a csőbe egy, kettő vagy három huzal is tekerhető, többszálas kivitelekhez.
- A szemcsés szigetelés — elektroolvasztott magnézium-oxid. Hengerléssel vagy préseléssel történő tömörítés után egyszerre biztosít jó hővezetést és a szükséges villamos szilárdságot.
- A tömítés — megakadályozza a nedvesség bejutását. Hőosztály szerint öt típusa van: tömör, extra tömör, magas hőmérsékletű extra tömör, porózus és magas hőmérsékletű porózus.
- A belső csatlakozócsap — nikkelezett acélból, AISI 303 rozsdamentes acélból vagy acélból. A hossza határozza meg az elem hideg zónáját.
- A bekötőkapocs — a tápellátáshoz való csatlakozás módja szerint.
- Az átvezető szigetelő — kerámia vagy hőre lágyuló persely, amely a védőcső és a kapocs közötti villamos szilárdságot biztosítja.
A harmadik pont gyakorlati következménye: a magnézium-oxid tömörítésének minősége dönti el, mennyire jól jut el a hő a spiráltól a védőcsőig. Egy rosszul tömörített elem azonos teljesítménynél melegebb spirállal dolgozik, ezért hamarabb kiég, anélkül, hogy kívülről bármi látszana.
Szabványos átmérők és legnagyobb hosszak
A cső kerek vagy négyzetes kivitelben készül. A cső hajlítás előtti legnagyobb hossza az anyagtól függ:
| Védőcső anyaga | Ø 6,4 | Ø 8 | Ø 10 | Ø 12,5 | Ø 16 |
|---|---|---|---|---|---|
| AISI 321 / 304L | 3.800 | 6.800 | 6.900 | — | 6.200 |
| AISI 316L | 3.800 | 6.800 | 6.900 | 6.900 | 6.200 |
| Incoloy® 800 | 3.800 | 7.000 | 6.900 | 6.900 | — |
| Incoloy® 825 | — | 6.800 | 6.900 | 6.900 | — |
| Acél | 3.500 | 7.000 | 7.100 | — | 6.400 |
| Réz | 3.900 | 7.100 | 5.900 | — | 6.400 |
| Titán | — | 6.900 | 6.850 | — | — |
| Alumínium | — | 500 | 500 | — | — |
A hosszak milliméterben értendők. Készülnek a 8,5; 9,60 és 10,92 mm-es köztes átmérők, valamint 6,1; 7,6 és 9,65 mm-es négyzetes profilok is. Teflon védőcsőnél az átmérő 12 mm, a hossz legfeljebb 6900 mm.
Háztartási készülékekhez külön, II. érintésvédelmi osztályú, fokozott áramütés elleni védelemmel ellátott kivitel létezik: 12 mm-es cső AISI 304, AISI 316L, Incoloy® 800 vagy 825 anyagból, legfeljebb 1590 mm hosszban, opcionálisan 1/2", 1" vagy 1"1/4 TIG-hegesztett csonkkal, automatikus visszaállású biztonsági termosztáttal vagy nem visszaállítható hőbiztosítékkal.
A védőcső anyaga
| Közeg | Védőcső | Kritérium |
|---|---|---|
| Levegő és gázok, kemencék | AISI 321, AISI 309S, Incoloy® | oxidációs és karburálódási ellenállás magas hőmérsékleten |
| Ipari víz, semleges oldatok | AISI 316L | Mo-tartalmú ausztenites acél, általános korrózió |
| Klórozott víz, tengervíz | titán | stabil passziválás kloridok jelenlétében |
| Sótalanított víz, savak, lúgok | Incoloy® 825 | lyukkorrózió és feszültségkorróziós repedés |
| Alacsony olvadáspontú fémolvadékok | acél | összeférhetőség a fémfürdővel |
| Ipari víz, egyszerű alkalmazások | réz, nikkelezett réz | jó hővezetés, nem korrozív közeg |
A felületi teljesítménysűrűség
Az élettartamot nem a teljesítmény dönti el, hanem a felületi hőteljesítmény-sűrűség, és rajta keresztül a védőcső felületén lévő határréteg hőmérséklete:
Tvédőcső = Tközeg + qs / α
ahol qs W/m²-ben (1 W/cm² = 104 W/m²), α pedig a konvektív hőátadási tényező. Víznél az α 103 W/m²·K nagyságrendű; mozgó levegőnél 102 nagyságrendű; nyugvó viszkózus olajnál 102 alatti. Ezért lehet ugyanaz a 3 kW-os elem helyes egy víztartályban, és tönkremehet két hónap alatt egy sűrű olajban. A teljes módszer számpéldákkal a közeg szerinti oldalakon van: víz, olaj, levegő és kemencék.
Formák és kivitelek
Az egyenes csövet rajz szerint hajlítjuk: U, W, kígyóvonal, spirál, kör, vagy minta szerinti különleges formák. A hajlítás a gyárban, a végső tömörítés előtt történik; egy kész elemet már nem hajlítunk, mert megreped az ásványi szigetelés.
Ugyanebből a szerkezetből, különböző csatlakozásokkal készül az oldal összes termékcsaládja: a merülőfűtő betétek (menetes dugó vagy karima), a levegőfűtők (bordával), a patronfűtők (kis átmérőjű cső, nagy teljesítménysűrűség), valamint a bojlerekhez és pufferekhez vagy elektromos sütőkhöz való elemek.
Ellenőrzések és szabványi besorolás
- EN 60335-1 — szivárgó áram legfeljebb 0,75 mA/kW, készülékenként legfeljebb 5 mA; villamos szilárdság 1250 V-tal, 1 percig vizsgálva az aktív részek és a test között.
- EN 60529 — a kapocsdoboz védettsége: normál kivitelben IP 40, alumínium dobozzal IP 66.
- A szigetelési ellenállást feszültség alá helyezés előtt mérjük. Az ásványi szigetelés tároláskor nedvességet vesz fel, és az alacsony érték szabályozott szárítással helyreállítható, mielőtt az elemet hibásnak nyilvánítanánk.
Mit küldjön, hogy ajánlatot kapjon
- a teljesítményt és a feszültséget, a kapcsolási módot;
- a fűtött közeget és az üzemi hőmérsékletet;
- a kívánt átmérőt és az aktív, illetve a teljes hosszt;
- a formát, vázlattal vagy a régi alkatrész fényképével;
- a csatlakozást: menetes dugó, karima, lap, mechanikus rögzítés;
- a kivezetés típusát és a kábel hosszát.
Az Electricfor importőrei vagyunk; a spanyol gyártó Rubíban (Barcelona) 1918 óta saját maga gyártja a fűtőelemeit. A határidőt az ajánlatban erősítjük meg.
Kérjen ajánlatot vagy írjon WhatsAppon.
Gyakori kérdések
Mi a fémcsöves elektromos fűtőelem?
Ez a szerkezete szinte minden ipari fűtőbetétnek: nikkel-króm ötvözetű ellenálláshuzal-spirál, tömörített magnézium-oxiddal szigetelve és fémcsőbe zárva. A cső adja a mechanikai és vegyi ellenállást, a magnézium-oxid pedig egyszerre biztosítja a hővezetést és a villamos szilárdságot.
Milyen átmérők és hosszak gyárthatók?
A szabványos átmérők 6,4; 8; 8,5; 9,60; 10; 10,92; 12; 12,5 és 16 mm, plusz 6,1; 7,6 és 9,65 mm-es négyzetes profilok. A legnagyobb hossz az anyagtól függ: rozsdamentes acélnál és acélnál kb. 6800-7100 mm, alumíniumnál 500 mm. A csövet ezután rajz szerint hajlítjuk.
Mi a hideg zóna, és miért fontos?
A végeken lévő, nem melegedő szakasz, amelyet a belső csatlakozócsap hossza határoz meg. Az elem fejét és a kapcsokat a vezetékszigetelés megengedett hőmérséklete alatt tartja, és megakadályozza az edény vagy a tér falán való átvezetés felmelegedését.
Hajlítható-e egy már elkészült elem?
Nem. A hajlítás a gyárban, a végső tömörítés és a tömítés előtt történik; a későbbi hajlítás megrepeszti az ásványi szigetelést, és csökkenti a szigetelési ellenállást. A formát, a hajlítási sugarakat és a hideg zónák helyét rendeléskor a rajzon rögzítjük.
Milyen adatokat adjak meg, hogy rendelésre gyártsanak nekem fűtőelemet?
A minimum, amivel dolgozni lehet: a teljesítmény és a feszültség, a fűtött közeg és annak üzemi hőmérséklete, a védőcső átmérője és hossza, a forma, a csatlakozás (menetes dugó, karima, lap) és a villamos kivezetés módja. A legegyszerűbb a régi alkatrész fényképe egy vonalzó mellett, két szögből, plusz a készülék adattáblája. Ha az alkatrész ép, az ohmos ellenállás megmérése és összevetése az R = U²/P értékkel azonnal megmutatja, hogy a feliratozott teljesítmény valós-e. Amit nem tud pontosan, azt ne találja ki: írja meg, mit mért, a többit az ajánlatban kiegészítjük.
Milyen védőcsövet válasszak: rozsdamentes, Incoloy vagy acél?
A védőcsövet a közeg és az üzemi hőmérséklet szerint választjuk, soha nem a teljesítmény szerint. Röviden: AISI 316L ipari vízhez és semleges oldatokhoz; AISI 321 vagy 309S és Incoloy® levegőhöz, gázokhoz és kemencékhez, ahol az oxidációs ellenállás számít; Incoloy® 825 sótalanított vízhez, savakhoz és lúgokhoz; titán klórozott vízhez és tengervízhez; acél olajokhoz és alacsony olvadáspontú fémfürdőkhöz; réz csak nem korrozív vízbe és alacsony hőmérsékletre. A védőcső hőmérsékleti határai sorrendben: réz kb. 180 °C-ig, acél kb. 400 °C-ig, ausztenites rozsdamentes acélok kb. 650 °C-ig, Incoloy® 800 és 840 kb. 870 °C-ig. A védőcső hőmérséklete mindig magasabb a közegénél, így a folyamat névleges hőmérséklete szerint választott anyag már alulméretezett.
Mekkora teljesítményt adhatok négyzetcentiméterenként anélkül, hogy kiégetném a védőcsövet?
Attól függ, mennyire jól veszi át a közeg a hőt, nem az elemtől. Szokásos üzemi értékek: 8–10 W/cm² tiszta, keringő vízben; 3–5 W/cm² kemény vízben, ahol vízkő rakódik le; 2–3 W/cm² híg olajban és 0,8–1,2 W/cm² sűrű vagy nyugvó olajban; 1,5–2,5 W/cm² levegőben. Az ellenőrzés: Tvédőcső = Tközeg + qs/α, ahol 1 W/cm² = 104 W/m². Két megjegyzés, amelynek figyelmen kívül hagyása drágán fizetendő: a védőcsövön lerakódott vízkő szigetelésként működik, és azonos teljesítménynél megemeli a belső hőmérsékletet, levegőnél pedig a kis teljesítménysűrűség nem óvatosságból adódik, hanem abból, hogy a levegő nehezen veszi át a hőt — ott a határt a védőcső anyaga adja.
Mekkora teljesítmény kell egy X literes tartály Y óra alatti felfűtéséhez?
A számítás: P [kW] = m [kg] · cp [kJ/kg·K] · ΔT [K] / τ [s]. Vízre cp = 4,186 kJ/kg·K. Egy példa: 500 liter 15-ről 60 °C-ra, 3 óra alatt: 500 · 4,186 · 45 / 10 800 = 8,7 kW. Ehhez jön a tartály falain át távozó veszteség és a hőntartó teljesítmény — szigetelt edénynél általában további 15–20 százalék, szigeteletlennél vagy kültérben több —, így a gyakorlatban 10 kW-tal számolunk. A második ellenőrzés a felületi teljesítménysűrűség: a kapott teljesítménynek el kell férnie a védőcső felületén az adott közegben megengedett sűrűséggel, különben az elemet meghosszabbítjuk vagy több darabra osztjuk.