Ohřívače kazet v aplikacích s kapalinovým ohřevem – ponorné a průtokové-systémy
Zatímco kazetové ohřívače jsou nejčastěji spojovány s pevnými kovovými dutinami, jsou také široce používány k ohřevu kapalin. Od průmyslových myček dílů přes laboratorní vodní lázně až po zařízení na zpracování potravin kladou ponorné aplikace jedinečné požadavky na topné patrony. Ohřívač musí účinně přenášet teplo do tekutiny a zároveň odolávat korozi, zabraňovat kontaminaci a udržovat bezpečné provozní podmínky.
Ponořovací aplikace obvykle zahrnují topné těleso vložené do teploměrné jímky nebo přímo do kapaliny. Teploměrná jímka chrání ohřívač před přímým kontaktem s korozivními nebo abrazivními kapalinami a zároveň umožňuje přenos tepla stěnou. Pro aplikace, kde je ohřívač přímo ponořen, musí být materiál pláště kompatibilní s kapalinou. Nerezová ocel 316 je běžná pro vodu a jemné chemikálie. Incoloy® je preferován pro agresivní chemikálie nebo vysokoteplotní kapaliny. Pro potravinářské aplikace musí plášť splňovat hygienické normy a musí být snadno čistitelný.
Hustota wattů v aplikacích ponoření musí být nižší než v aplikacích s pevnými kovy. Kapaliny mají nižší tepelnou vodivost než kovy a pokud je hustota wattů příliš vysoká, může dojít k místnímu varu. Varem se vytvoří vrstva páry, která izoluje ohřívač, což způsobí zvýšení teploty pláště. Tento jev, známý jako filmový var, může zničit ohřívač během několika minut. Bezpečná hustota wattů pro ponoření do vody je obvykle 5 až 10 wattů na centimetr čtvereční. U olejů, které mají ještě nižší tepelnou vodivost, je bezpečný rozsah 3 až 5 wattů na centimetr čtvereční.
Průtokové systémy představují další řadu výzev. V těchto aplikacích je ohřívač kazety instalován v potrubí nebo potrubí a kapalina protéká kolem něj. Pohybující se tekutina zlepšuje přenos tepla a umožňuje vyšší hustotu wattů než statické ponoření. Ale změny toku mohou způsobit problémy. Pokud se průtok zastaví, když je ohřívač napájen, může okolní kapalina stagnovat a přehřívat se. Průtokové spínače nebo teplotní čidla s ochranou proti vysokému limitu jsou základními bezpečnostními prvky.
Ukončení topných těles musí být chráněno před vlhkostí a stříkající vodou. I malá množství kapaliny, která se dostanou do výstupu elektrody, se mohou nasát do izolace MgO a způsobit zkrat. Ohřívače pro ponorné aplikace by měly mít utěsněné zakončení, často se zalévací hmotou nebo lisovanými gumovými holínkami. Elektrody by měly být dimenzovány na okolní teplotu a případné chemikálie. V aplikacích, kde je ohřívač namontován nad hladinou kapaliny, mohou být vedení vedena nahoru, aby se zabránilo stékání kapaliny dolů do koncovky.
Zkušenosti ukazují, že vodní kámen a znečištění jsou běžné problémy při ohřevu kapalin. Tvrdá voda zanechává na povrchu ohřívače minerální usazeniny. Tyto usazeniny působí jako izolace, snižují přenos tepla a způsobují, že se ohřívač zahřívá. Nakonec ohřívač selže z důvodu přehřátí. Aby se zabránilo usazování vodního kamene, je nutné pravidelné čištění nebo úprava vody. V aplikacích s vysokým potenciálem tvorby vodního kamene odolávají ohřívače s leštěným pláštěm nebo s nepřilnavým povlakem hromadění usazenin.
U zařízení, která ohřívají kapaliny pomocí kazetových ohřívačů, je klíčem ke spolehlivosti přizpůsobení ohřívače tekutině a podmínkám průtoku. Ohřívač, který dobře funguje v tekoucím vodním systému, může selhat ve stojaté olejové nádrži. K dlouhé životnosti ohřívače přispívá výběr správného materiálu pláště, kontrola hustoty wattů, ochrana zakončení a sledování vodního kamene. Pokud jsou tyto faktory správně řízeny, poskytují topné patrony účinné a spolehlivé teplo pro širokou škálu aplikací pro ohřev kapalin.
