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为什么您指定的循环加热器设计很重要

电动循环加热器提供高效,经济的加热水,油,空气或其他液体和气体手段。仔细规划和对加热需求的关注对于确保您选择的加热器将为您的应用提供最佳性能并提供多年的无故障操作。

选择合适的瓦特密度,或加热元件单位表面积的热输出率,对加热器的寿命和被加热流体的完整性都是至关重要的。例如,如果瓦特密度太高,流体可能碳化或化学分解,或加热器元件可能提前烧坏。这两种情况都会导致不必要的开支。标准加热器——那些被设计来满足一般应用需求的加热器——在某些情况下有其一席之地。然而,大多数循环加热器应用的独特性质——从加热巧克力到高温气体到低温流体——要求用户不仅仅从通用应用的数值表中搜索可接受的加热器瓦特密度。定制加热器的设计和规格考虑到您的应用程序的独特的参数组合,这对确定经济有效和安全的加热器设计至关重要。设计和规范过程可以通过使用强大的计算机辅助设计程序进一步增强,这允许使用多个场景快速和准确地评估单个应用程序。

应用程序分析

规范过程从对加热器预期用途的明确描述开始。考虑使用概述表,概述评估应用程序所需的典型标准(图1)。每个应用程序都有其独特的工艺参数组合,应用于评估电热元件护套正常运行时的工作温度。使用合适的元件护套温度将最大限度地延长加热元件的寿命,并有助于防止流体在加热过程中可能发生的降解。关键参数包括特定工艺条件,如最小和最大流体流量、操作压力和最大流体出口温度。其他关键参数包括热流体特性,如最大允许加热器元件护套温度、比热、导热系数、粘度和热膨胀系数。

加热器设计

有了这些规格,加热器制造商就可以在评估过程中考虑加热容器的物理方向以及流体流动方向和流体流动类型。总之,这些特性决定了强制对流和自然对流的相互关系——热通过加热流体的运动传递的过程。流体流动类型可以是层流、紊流或过渡流。在层流中,流体的运动轨迹平稳或有规律,流体的速度、压力和其他流动特性保持恒定。当流体经历不规则的波动或混合时,就会出现紊流,这是首选或最佳的区域。流体在任何一点的速度都在大小和方向上不断地发生变化。过渡流是介于湍流和层流之间的很大程度上不确定的区域。当设计分析在层流和湍流之间进行时,更突出的传热方式由自然对流过渡到强制对流。自然对流发生时,流体加热,其单位体积的质量(密度)下降。因此,较热、较轻的流体上升,而较冷、较重的流体下沉。 Forced convection is achieved by putting the fluid between a differential pressure; thus, forcing motion to occur according to the laws of fluid mechanics. These two modes of heat transfer can work either in unison or opposition. Of course, the most effective heat transfer occurs when they work together such as in a vertically oriented vessel with vertical upward flow (figure 2). Because laminar flow requires considerable length to become fully developed and typical electric heat exchangers are relatively short with element bundle-support spacers that interrupt the flow, pure laminar flow is rare. Extensive empirical data exists to support fully turbulent and fully developed laminar flow regimes as well as pure natural convection. However, in most real world applications, one mode of heat transfer will dominate or the resultant mode of heat transfer will be a combination of the types. Properly understanding and applying these heat transfer phenomena can dramatically affect which watt density you select for your circulation heater application. For example, in higher temperature gas applications, the acceptable watt density can be greatly improved by designing the heater’s geometry (i.e., shell diameter and baffling types) to ensure that the flow regime within the heater vessel is in the turbulent region.

加热器优化

随着当今工程中的计算机辅助设计工具广泛接受的使用,大大促进了评估循环加热器选择标准的复杂迭代。使用多种方案可以快速准确地评估各个应用程序,以根据您当前的当前和未来的加热需求来确定最佳设计选项。例如,加热器制造商可以模拟从无流量到高流量条件的无缝过渡,该高流量条件占据了层流,过渡和湍流流动制度的强制对流,除了自然对流之外。几何在传热中起着重要作用:垂直和水平装置具有不同的自然对流传热特性。计算机辅助设计工具可以考虑船舶方向和流动方向。计算机辅助设计程序还有助于计算压降,这通常对给定的地质特征来反向传热。在气体应用中,加热器容器壳温度计算考虑到从加热元件辐射的额外散热 - 如果忽略覆盖,并且对气体性能的高压效应(热容量,导热率和粘度),这可能是极其危险的。采用计算机辅助设计程序以操纵加热器的物理设计并优化这些关键设计参数将为您的特定应用提供最佳的工程和最经济的循环加热器。

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