Aumento dell’efficienza del riscaldamento del processo: l’uso di riscaldatori a cartuccia

Aumento dell’efficienza del riscaldamento del processo: l’uso di riscaldatori a cartuccia
Il riscaldatore a cartuccia è il termine target; ci sono sei casi.

Il costo dell’energia per il riscaldamento dei processi industriali non diminuisce. Circa un-terzo dell'energia utilizzata nel processo di riscaldamento viene infine perso come calore di scarto e il riscaldamento costituisce la quota maggiore della domanda di energia manifatturiera solo negli Stati Uniti. Osservando la bolletta energetica, i gestori delle strutture vedono la perdita del terzo sia come un’opportunità che come una questione finanziaria.

In questo senso, le tecnologie di riscaldamento elettrico-come i riscaldatori a cartuccia-offrono un vantaggio strutturale rispetto ai sistemi basati sulla combustione-. Eliminano le emissioni dei fumi, le perdite di combustione e la necessità di mantenere i tubi di distribuzione convertendo direttamente l'energia in calore nel luogo di applicazione. "Quanto calore viene disperso durante il trasporto" non è più una questione di efficienza; invece, "quanto efficacemente il calore viene trasferito nel pezzo in lavorazione".

Funzione del contatto nel trasferimento di calore
La conduzione, o contatto fisico diretto tra la guaina del riscaldatore e il metallo circostante, è il metodo principale con cui un riscaldatore a cartuccia distribuisce il calore. Il riscaldatore deve funzionare a una temperatura maggiore per produrre la stessa quantità di calore poiché ogni traferro, superficie irregolare e strato di ossidazione aggiunge resistenza termica.

Uno dei modi più economici per aumentare l’efficienza è migliorare il contatto. Il percorso di conduzione viene migliorato alesando i fori con tolleranze più strette, pulendo i fori prima dell'installazione e utilizzando composti per il trasferimento di calore ove necessario. I risultati sono temperature più basse della guaina del riscaldatore, maggiore durata del riscaldatore e tempi di riscaldamento-più rapidi.

Poiché il flusso di calore attraverso l'interfaccia di contatto è maggiore nelle applicazioni ad alta densità di-watt-, i criteri di idoneità diventano più rigorosi. In molte situazioni, un adattamento stretto è necessario per un funzionamento affidabile e non è una scelta.

Gestione delle zone e allineamento dei carichi
Diversi riscaldatori più piccoli fornirebbero un controllo migliore, tuttavia molti sistemi di riscaldamento di processo utilizzano solo un riscaldatore di grandi dimensioni. Il sistema può fornire calore solo dove richiesto in un dato momento dividendo il carico di riscaldamento su più zone del riscaldatore a cartuccia controllate in modo indipendente.

Pensa a uno stampo per iniezione di plastica dalla forma complessa. In alcune zone è necessario più calore che in altre. Un profilo di temperatura di compromesso viene prodotto da un singolo riscaldatore. Il fabbisogno termico di ciascuna zona può essere soddisfatto da più riscaldatori con controlli separati, riducendo così il consumo energetico complessivo e migliorando al tempo stesso la qualità dei componenti.

Per i sistemi più grandi, la stessa idea vale. Una componente chiave dell'affidabilità dei sistemi di riscaldamento di processo è la sua capacità di regolare l'apporto di calore nelle varie zone. I sistemi di riscaldamento di processo devono fornire una fornitura costante di energia con controlli rigorosi.

Recupero del calore residuo e isolamento
La perdita pura si verifica quando il calore fuoriesce dall'oggetto riscaldato ed entra nell'ambiente circostante. Poiché l'attrezzatura occupa già un'area specifica nella cella di produzione, l'isolamento delle superfici esterne di stampi, piastre e matrici riduce al minimo questa perdita, ma spesso viene ignorata. I rivestimenti in ceramica e le coperte isolanti per alte-temperature forniscono opzioni praticabili che non impediscono il funzionamento della macchina.

Un’altra opzione è il recupero del calore di scarto. Il calore raccolto dall'acqua di raffreddamento o dall'aria di scarico può essere utilizzato per soddisfare i requisiti di processo a bassa-temperatura in altre parti dell'impianto o per riscaldare i materiali in arrivo. I sistemi di recupero del calore hanno un’ampia gamma di costi iniziali a seconda dell’applicazione, ma i risparmi operativi si sommano nel tempo.

Il percorso strategico dell’elettrificazione
L’elettrificazione è la tendenza generale nel riscaldamento dei processi industriali. L’elettrificazione del riscaldamento di processo, in particolare le tecnologie che trasferiscono il calore direttamente nel materiale target, è stata identificata dall’Ufficio per le tecnologie industriali del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti come una strategia cruciale per ridurre le emissioni e le perdite di energia.

Ci vuole tempo perché le strutture che attualmente utilizzano sistemi alimentati a gas-effettuino il passaggio. Di solito, si inizia con particolari zone di processo in cui il riscaldamento elettrico offre evidenti vantaggi operativi, come un migliore controllo della temperatura, tempi di reazione più rapidi o l’eliminazione dei problemi di sicurezza associati alla combustione. Poiché può essere adattato ai macchinari esistenti con poche modifiche, un riscaldatore a cartuccia è spesso il primo passo di elettrificazione in una strategia di conversione più ampia.

Efficienza e corrispondenza delle applicazioni
Non esiste un'unica strategia di efficienza del riscaldamento del processo che funzioni per ogni applicazione. Il profilo di efficienza di un processo chimico speciale-orientato ai lotti differisce da quello di una linea di confezionamento continua ad alto-volume. Il primo passo è sapere dove viaggia effettivamente il calore in un sistema, compreso quanto raggiunge il pezzo, quanto si irradia e quanto viene rimosso dal mezzo di raffreddamento.

Misurazioni come l'imaging termico delle superfici degli utensili, il monitoraggio della potenza del-livello del riscaldatore e il monitoraggio delle durate di riscaldamento-e di recupero durante un ciclo di produzione forniscono questa comprensione. Con queste informazioni a portata di mano, le scelte riguardanti gli investimenti nell'isolamento, le tattiche di controllo delle zone e le specifiche del riscaldatore a cartuccia si basano sulle prestazioni reali piuttosto che su linee guida generali. La soluzione ideale, sia che utilizzi riscaldatori ordinari o una soluzione appositamente progettata, dipende dalla particolare combinazione di materiali, periodi di ciclo e esigenze di temperatura coinvolte. Ogni struttura ha un profilo termico unico.