Όταν αναλαμβάνετε ένα νέο έργο που απαιτεί τον καθορισμό των θερμαντήρων για τον εξοπλισμό, ο προσδιορισμός της απαιτούμενης ισχύος είναι μία από τις πιο κοινές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι μηχανικοί. Η πολύ μικρή ισχύς οδηγεί σε αργούς χρόνους θέρμανσης-, επηρεάζοντας την απόδοση. Η υπερβολική ενέργεια σπαταλά ενέργεια και μπορεί να καταστρέψει τον εξοπλισμό. Ευτυχώς, ο υπολογισμός της ισχύος δεν είναι υπερβολικά περίπλοκος. Η γνώση μερικών βασικών παραμέτρων επιτρέπει μια αξιόπιστη εκτίμηση.
Ο βασικός τύπος υπολογισμού ισχύος είναι: Η ισχύς ισούται με την ειδική θερμοχωρητικότητα επί τη μάζα επί την άνοδο της θερμοκρασίας, διαιρούμενη με το χρόνο θέρμανσης και έναν συντελεστή απόδοσης. Αν και αυτό ακούγεται κάπως περίπλοκο, οι πρακτικές εφαρμογές μπορούν να απλοποιηθούν. Για τη θέρμανση μεταλλικών καλουπιών, μια γενική οδηγία είναι η κατανομή 5 έως 15 κιλοβάτ ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας επαφής. Για τη θέρμανση υγρών όπως το νερό ή το λάδι, συχνά αρκούν 2 έως 4 κιλοβάτ ανά κυβικό μέτρο. Η θέρμανση αέρα έχει τη χαμηλότερη απαίτηση, συνήθως 0,5 έως 1,5 κιλοβάτ ανά κυβικό μέτρο. Αυτοί οι εμπειρικοί κανόνες προέρχονται από τις ειδικές θερμοχωρητικότητες των κοινών υλικών και τις τυπικές υποθέσεις απώλειας θερμότητας σε βιομηχανικό εξοπλισμό.
Στο πλαίσιο των θερμαντικών κασετών μολύβδου ορθής-γωνίας, που χρησιμοποιούνται συχνά για θέρμανση καλουπιού, το επιφανειακό φορτίο είναι μια κρίσιμη μέτρηση. Το επιφανειακό φορτίο είναι η ισχύς ανά μονάδα επιφάνειας της ζώνης θέρμανσης, εκφρασμένη σε watt ανά τετραγωνικό εκατοστό. Για τυπικά καλούπια, επιφανειακό φορτίο 5 έως 10 watt ανά τετραγωνικό εκατοστό θεωρείται ασφαλές. Τα ειδικά σχεδιασμένα μοντέλα υψηλής ισχύος-μπορούν να επιτύχουν πάνω από 18 watt ανά τετραγωνικό εκατοστό, αλλά αυτό δημιουργεί σημαντικές απαιτήσεις σε υλικά και διαδικασίες κατασκευής. Η υπέρβαση του συνιστώμενου επιφανειακού φορτίου για μια δεδομένη εφαρμογή είναι μια από τις πιο κοινές αιτίες πρόωρης βλάβης του θερμαντήρα.
Εξετάστε ένα παράδειγμα: μια θερμάστρα φυσιγγίων με διάμετρο 10 mm και θερμαινόμενο μήκος 100 mm. Η θερμαινόμενη επιφάνεια του είναι περίπου 31,4 τετραγωνικά εκατοστά. Εάν το επιφανειακό φορτίο στόχου είναι 8 Watt ανά τετραγωνικό εκατοστό, η ονομαστική ισχύς θα είναι περίπου 250 Watt. Εάν ένα καλούπι απαιτεί συνολικά 2000 Watt, θα χρειαστούν οκτώ τέτοιοι θερμαντήρες. Η απόσταση μεταξύ των θερμαντήρων είναι επίσης σημαντική, συνήθως 2,5 έως 4 φορές τη διάμετρο του θερμαντήρα. Η πολύ κοντά τοποθέτηση μπορεί να προκαλέσει αμοιβαία παρεμβολή, οδηγώντας σε τοπική υπερθέρμανση και επιταχυνόμενη υποβάθμιση της μόνωσης. Η τοποθέτηση σε πολύ μεγάλη απόσταση μεταξύ τους μπορεί να δημιουργήσει κρύα σημεία, με αποτέλεσμα ανομοιόμορφες θερμοκρασίες μούχλας και ασυνεπή ποιότητα προϊόντος.
Η επιλογή τάσης είναι εξίσου σημαντική. Οι συνήθεις επιλογές περιλαμβάνουν 220 βολτ και 380 βολτ. Οι χαμηλότερες τάσεις είναι κατάλληλες για εφαρμογές χαμηλότερης ισχύος, ενώ οι υψηλότερες τάσεις μειώνουν τις απώλειες ρεύματος και τις σχετικές απώλειες γραμμής. Ωστόσο, η τάση δεν μπορεί να αλλάξει αυθαίρετα επειδή η αντίσταση του θερμαντήρα είναι σταθερή. Η ισχύς αυξάνεται με το τετράγωνο της τάσης. Η σύνδεση ενός θερμαντήρα 220 V σε μια τροφοδοσία 380 V θα τον κάνει να αντλήσει πολύ περισσότερη ισχύ από την ονομαστική του τιμή και θα αποτύχει γρήγορα. Μια γνωστή υπόθεση αφορούσε έναν πελάτη που συνέδεσε μια θερμάστρα 220V στα 380V, με αποτέλεσμα την εξάντληση μέσα σε λίγα λεπτά. Ελέγχετε πάντα ότι η τάση τροφοδοσίας ταιριάζει με την ονομαστική τάση του θερμαντήρα πριν από την εγκατάσταση.
Κατά την επιλογή ενός θερμαντήρα, λάβετε υπόψη τους παράγοντες ασφαλείας. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος, οι συνθήκες απαγωγής θερμότητας και ο κύκλος λειτουργίας επηρεάζουν την πραγματική απαίτηση ισχύος. Ο εξοπλισμός που λειτουργεί συνεχώς χρειάζεται μεγαλύτερο περιθώριο ισχύος από τον εξοπλισμό που ενεργοποιείται και απενεργοποιείται. Οι θερμαντήρες που χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα υψηλής{3} θερμοκρασίας θα πρέπει να υποβαθμίζονται σε σύγκριση με εκείνες που χρησιμοποιούνται σε κανονικές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Εάν είναι αβέβαιο, η περιγραφή των συνθηκών λειτουργίας στον κατασκευαστή επιτρέπει στο τεχνικό προσωπικό του να επαληθεύσει τον υπολογισμό. Επιπλέον, εξετάστε εάν η εφαρμογή απαιτεί ενσωματωμένο-θερμοστοιχείο για έλεγχο θερμοκρασίας κλειστού-βρόχου, καθώς αυτό μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη σταθερότητα της θερμοκρασίας και την ενεργειακή απόδοση. Τελικά, η επιλογή της κατάλληλης ονομαστικής ισχύος είναι θεμελιώδης για τη διασφάλιση μεγάλης, αξιόπιστης διάρκειας ζωής του θερμαντήρα.
