Applicazioni di immersione in liquidi e considerazioni sulla progettazione
Mentre i riscaldatori a cartuccia riscaldano più comunemente masse metalliche solide, i modelli specializzati riscaldano in modo sicuro ed efficace i liquidi se adeguatamente specificati. Comprendere i requisiti di immersione previene gli errori derivanti da un'applicazione inappropriata.
I limiti di densità in watt per il riscaldamento di liquidi variano notevolmente in base alle proprietà del fluido. L'acqua e le soluzioni a base d'acqua-con una buona convezione naturale tollerano 150-300 W/in² quando sono completamente immerse. Oli e liquidi viscosi richiedono oli per macchine con notevole declassamento fino a 18 W/in², oli vegetali a 30 W/in², oli combustibili pesanti a 10 W/in². Questi limiti impediscono il surriscaldamento, la carbonizzazione e la coking della pellicola superficiale che isolano il riscaldatore e causano guasti.
Le caratteristiche del flusso influiscono in modo critico sulle prestazioni. Il liquido stagnante si basa sulla convezione naturale che potrebbe rivelarsi insufficiente a densità di watt elevate. La circolazione forzata, tramite pompe, agitatori o progettazione del flusso intenzionale, migliora sostanzialmente il trasferimento di calore e consente densità di watt più elevate. La velocità di 1 piede al secondo funge da minimo di progettazione comune per i fluidi viscosi.
I requisiti di profondità di immersione garantiscono il corretto funzionamento. I riscaldatori devono rimanere sempre completamente immersi:-le sezioni esposte si surriscaldano istantaneamente all'aria. I controlli del livello del liquido e le interruzioni di basso-livello impediscono l'accensione a secco. Per le applicazioni a livello variabile, più riscaldatori a diverse altezze o installazioni inclinate mantengono la copertura su tutti gli intervalli di livello.
La compatibilità dei materiali previene la corrosione e la contaminazione. L'acciaio inossidabile è adatto alla maggior parte delle applicazioni con acqua e prodotti chimici delicati. Il titanio resiste alle soluzioni di cloruro che attaccano l'acciaio. Le leghe specializzate gestiscono sostanze chimiche aggressive. Le applicazioni alimentari e farmaceutiche richiedono materiali e finiture superficiali conformi alla FDA-.
La prevenzione di incrostazioni e depositi mantiene le prestazioni. Le precipitazioni minerali derivanti dall'acqua dura, la polimerizzazione di fluidi organici e l'accumulo di fanghi isolano le superfici del riscaldatore. La pulizia periodica, il trattamento dell'acqua o la rimozione dei fanghi mantengono il trasferimento di calore. Alcune applicazioni specificano densità di watt inferiori specificamente per ridurre i tassi di formazione dei depositi.
La sigillatura impedisce l'ingresso di umidità nell'isolamento interno consentendo l'espansione termica. La struttura standard della cartuccia con guarnizioni terminali adeguate si adatta a molte applicazioni di immersione. I riscaldatori a immersione specializzati possono incorporare strati sigillanti aggiuntivi o composti di impregnazione per ambienti aggressivi.
Per i riscaldatori a cartuccia di grande-diametro, le applicazioni a immersione sfruttano la notevole superficie e la capacità di potenza. Un riscaldatore da 35 mm di diametro fornisce un'area di trasferimento del calore significativa per le sue dimensioni fisiche. Tuttavia, il wattaggio assoluto più elevato richiede un'attenzione particolare ai modelli di flusso e alla copertura per prevenire il surriscaldamento locale.
I valori di pressione sono importanti per i recipienti sigillati. Le guaine del riscaldatore devono resistere alla pressione interna del serbatoio oltre a qualsiasi ulteriore sollecitazione derivante dai vincoli di dilatazione termica. Potrebbero essere applicati codici per recipienti a pressione che richiedono materiali, procedure di saldatura e test certificati.
Diverse applicazioni di riscaldamento dei liquidi richiedono analisi ingegneristiche personalizzate delle proprietà del fluido, delle condizioni di flusso, della compatibilità dei materiali e dei requisiti di sicurezza per garantire prestazioni affidabili del riscaldatore a immersione.
