选择加热器 是一个复杂的过程,包含许多要素。计算所需的功率后, 您应该考虑加热器的应用。这包括从设备工作热度到安全系数和设备的生命周期等一切。最后,需要考虑更换成本。在此,我们重点介绍应该影响加热器选择的一些主要区域。
瓦密度
加热器’s 瓦特密度额定值可指示加热器的运行热度。此信息用于对加热器应用设定限制。包括各种温度和工作条件。最大工作功率密度基于加热器的施涂,使加热器的使用寿命超过一年。功率密度与所需寿命相结合,用于计算所需的加热器数量及其大小。
机械考量
必须提供完全访问权限(在设计过程中),以便于更换加热器。这通常用加热器上的护罩或防护装置来完成。这些防护装置还可将加热器背面的对流热损失降至最低,并提高系统的效率。
如果加热器必须连接到表面,保持紧密接触以辅助热传递至关重要。安装在部件外部的加热器应具有夹紧带或螺栓,以便于这种接触。插入孔中的加热器应尽量拧紧孔,以改善从加热器到材料的热传递。如果可能,孔应从材料的对侧流出,以便于加热器的移除。
操作环境因素
污染物是加热器使用寿命缩短的主要原因。分解的油和塑料(一般为碳氢化合物)、用作防吸收材料的导电糊剂、熔融金属和金属蒸气都可能产生影响加热器使用寿命的情况。一些加热器结构比其他结构更能抵御污染物。在分析应用时,必须列出所有可能的污染物,以便能够全面评估拟定的加热器。
也必须考虑受热材料的腐蚀性,或接触加热器的材料。即使加热器完全密封,外部护套材料的选择对加热器的使用寿命也非常重要。
爆炸性环境通常要求加热器与潜在危险区域完全隔离。加热器可以放入保护井,布线穿过密封通道,离开危险区域。在这些情况下,建议进行非常紧密的熔断,以尽量减少故障的程度。
安全系数计算
加热器的尺寸应始终高于计算数值,通常称为安全系数的加量。一般来说,系统中变量越少,外部影响越小,安全系数就越小。
下面是一些一般指南:
- 大型加热系统的安全系数为 10%,或者当未知变量非常少时。
- 对于您并非 100% 的中小型加热系统,20% 的安全系数可确保您拥有准确的信息。
- 加热系统为 20% 到 35%,您做出了许多假设。
加热器会持续多长时间?
温度越高,加热器’的使用寿命越短。使用传统合金进行电阻元件的矿物绝缘加热器受线材氧化的寿命限制因素的影响。绕线以与元件温度成正比的速率氧化。如果已知元件温度,则可以预测加热器的使用寿命。
采用较低温度绝缘材料(硅胶和云母)的加热器具有寿命限制因素。这些与超出绝缘温度限制和热循环相关。柔性加热器、云母带加热器和带状加热器必须大小适当,并且控制适当,以便在元件的热循环期间将温度波动降到最低。
过热循环会加速加热器故障。最坏的循环速率是允许加热器以高频率完全膨胀和完全收缩(开启和关闭大约 30 到 60 秒)。
更换成本
选择加热器时,必须考虑更换故障加热器的成本。一般来说,这些成本实际上远远高于预期。加热器的使用寿命必须能保证在非高峰生产时间计划和规划更换,以避免失去生产。 确定更换加热器的成本时,应考虑以下因素:
- 移除现有加热器
- 设备停机成本
- 材料成本—加热器、支架、接线
- 拆除和安装加热元件的人工
- 额外采购成本
- 加热器故障后和过程重启过程中的报废产品
- 燃尽频率
成本案例研究
塑料挤压筒每周工作 40 小时。筒体使用五个带式加热器,每个带式加热器的功率为 1000 瓦。这些桶的能源成本为 0.07 美元/千瓦。假设每年有 1 班或 2080 小时的时间来计算这些加热器的更换成本。
案例 1:护罩和未绝缘 = 4.06 kW/H
年度能源成本:
2080 小时 x 4.06 kW/H x $0.07/kW = 591.00
更换成本:
5 个加热器 x 每个 12.00 美元 = 60 美元
4 小时人工安装 x 20.00 美元/小时 = 80 美元
4 小时损失生产时间 x 50.00 美元/小时 = 200 美元
总计/年 = 931 美元
案例 2:护罩和绝缘 = 2.38 kW/H
年度能源成本:
2080 小时 x 2.38 kW/H x $0.07/kW = 346
更换成本:
与案例 1 相同 = 340 美元
总计/年 = 686 美元