Consulta do produto
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A elemento de aquecimento com aletas existe por uma razão: transferir mais calor para o ar em movimento sem forçar a temperatura da bainha além do limite do material. Em um aquecedor de duto que transporta uma carga de aquecimento de ar de 150 kW, um feixe tubular nu pode precisar de mais que o dobro do comprimento aquecido de um feixe com aletas para a mesma temperatura de saída. As aletas multiplicam a área da superfície externa em aproximadamente 3,4 a 7,8 vezes, dependendo do passo das aletas, da altura das aletas e se as aletas estão enroladas, cravadas ou soldadas.
O efeito prático é menor densidade de watts na bainha, menor temperatura do metal e maior vida útil no mesmo fluxo de ar. A maioria dos elementos de aquecimento com aletas industriais são bobinas de resistência dentro de tubos de aço inoxidável ou Incoloy, com aletas de aço carbono, aço inoxidável ou alumínio fixadas na parte externa. Eles aparecem em aquecedores de dutos, fornos, túneis de secagem, facas de ar transportadoras e sistemas de recirculação de ar onde o lado do ar é o gargalo.
Multiplicador de superfície 3,4-7,8x
Faixa de velocidade do ar 2-10m/s
Carregamento de ar forçado típico 1-6 W/cm2
A densidade de watts é a potência nominal dividida pela área da bainha aquecida. Um elemento com aletas espalha essa potência sobre o tubo e a superfície da aleta, e é por isso que ele pode funcionar mais frio do que um tubo nu com a mesma potência total.
O que diferencia um elemento de aquecimento com aletas de um tubo nu
A diferença é a carga superficial. A adição de aletas aumenta a área disponível para convecção, de modo que a mesma produção de calor pode ser alcançada com uma temperatura de revestimento mais baixa. A temperatura mais baixa da bainha retarda a oxidação, reduz o estresse térmico e protege o fio de resistência contra corrosão acelerada.
Elemento aletado
- 3-8 vezes mais superfície de transferência de calor do que o tubo descoberto
- Pode sustentar 2,0-6,0 W/cm2 em ar forçado
- Opera com uma temperatura de revestimento mais baixa com potência igual
- Adiciona queda de pressão e pode acumular poeira
Esta comparação não significa que um elemento com aletas seja sempre a melhor escolha. Em fornos de pintura empoeirados ou em secadores têxteis com muitos fiapos, as aletas podem ficar bloqueadas. Um elemento com aletas bloqueado se comporta então como um tubo nu funcionando com uma densidade de watts muito maior, o que acelera o desgaste. O caminho do fluxo de ar, a configuração do filtro e o acesso para manutenção precisam fazer parte do projeto.
No ar estacionário, não utilize um elemento de aquecimento com aletas na mesma densidade de watts usada em um duto de 5 m/s. Sem convecção, as aletas atuam como isolamento e o elemento falha devido à oxidação da bainha muito antes de a vida útil nominal do aquecedor ser atingida.
Materiais da bainha do elemento de aquecimento com aletas e limites de densidade de watts
Para aquecimento do ar, a primeira decisão material é a bainha, não a aleta. A bainha deve sobreviver à temperatura superficial mais alta que o elemento pode atingir sob fluxo normal e sob uma falha de fluxo bloqueado, porque a aleta só precisa conduzir calor para o ar.
O aço inoxidável 304 é o padrão para ar limpo até 600 graus C. O aço inoxidável 321 adiciona titânio para melhor resistência à fluência. Incoloy 800 tem maior resistência à oxidação em altas temperaturas e é comum em fornos. O aço inoxidável 310S suporta as temperaturas mais altas do duto, mas custa mais e é mais difícil de moldar em aletas estreitas.
| Material da bainha | Temperatura máxima contínua do ar (C) | Faixa típica de ar forçado (W/cm2) |
| aço inoxidável 304 | 600 | 2,0-3,5 |
| 321 aço inoxidável | 700 | 2,5-4,0 |
| Incoloy 800 | 800 | 3,0-5,0 |
| Aço inoxidável 310S | 900 | 3,5-6,0 |
O que o fin pitch faz com o desempenho
Um passo mais estreito das aletas aumenta o multiplicador da área de superfície, mas também aumenta a queda de pressão e cria fendas estreitas onde a poeira pode se alojar. Abaixo do passo de 5 mm, o filme de ar entre as aletas começa a se aproximar da espessura da camada limite em baixa velocidade, e a área extra adiciona pouca transferência de calor.
Regra prática: acima de 6 m/s de velocidade do duto, o benefício de um passo mais estreito das aletas diminui rapidamente. Sempre calcule a queda de pressão antes de escolher um passo abaixo de 6 mm.
Configurações de elementos de aquecimento com aletas para aquecedores de dutos e fornos
A forma é a segunda decisão depois do material. Um elemento aletado em forma de I é o projeto de parede mais simples para fluxo de ar horizontal. Proporciona um comprimento reto aquecido, expansão previsível e fácil substituição a partir do painel de acesso ao duto.
Tubo de aquecimento com aletas em forma de I para fluxo de ar horizontal O elemento aletado em forma de I é o projeto de parede mais simples, oferecendo comprimento aquecido reto, expansão previsível e fácil substituição, tornando-o ideal para fluxo de ar horizontal em aquecedores de dutos. Ver Produto → Um elemento com aletas em forma de U obtém maior comprimento aquecido em um duto curto sem adicionar acessórios extras nas extremidades. A curva de retorno reduz o número de penetrações na parede, o que é importante em caixas pressurizadas ou isoladas.
Tubo de aquecimento com aletas em forma de U para dutos curtos O elemento aletado em forma de U maximiza o comprimento aquecido em dutos curtos, reduz as penetrações nas paredes e garante uma distribuição uniforme do calor, tornando-o adequado para caixas pressurizadas ou isoladas. Ver Produto → Elementos com aletas quadradas e em forma de O funcionam em carcaças de aquecedores de ventilador onde o núcleo de aquecimento deve ser compacto. O caminho perimetral contínuo proporciona uma grande área de superfície dentro de um pequeno perfil de revestimento.
Tubo de aquecimento com aletas quadrado para carcaças compactas O tubo quadrado com aletas proporciona maior rigidez estrutural e um caminho perimetral contínuo para alta área de superfície em carcaças compactas de aquecedores de soprador, garantindo transferência de calor eficiente e durabilidade. Ver Produto → Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. (Yading) constrói essas configurações como parte de sua linha de tubos de aquecimento de ar com aletas. A escolha não é puramente geométrica. Em um duto vertical, os elementos em forma de U devem ser orientados com a extremidade aberta voltada para baixo, para que a condensação não se acumule na curva. Num forno horizontal, elementos em forma de I montados ao longo do fluxo de ar criam uma cortina térmica uniforme. As formas quadrada e O são geralmente selecionadas para maximizar a área de superfície dentro de um invólucro circular ou quadrado.
A orientação de montagem afeta a vida útil
O mesmo elemento pode durar o dobro em uma orientação e queimar rapidamente em outra. A montagem afeta a forma como o condensado é drenado, como as aletas liberam poeira e como o ar atinge uniformemente a superfície aquecida. Revise o layout mecânico antes de confirmar o desenho do aquecedor.
Deixe 1,5 a 2 vezes o diâmetro externo da aleta entre os elementos adjacentes no forno. Esse espaçamento equilibra a transferência de calor contra o sombreamento e dá à equipe de manutenção espaço suficiente para escovar as aletas.
Uma sequência de especificações práticas
A maneira mais rápida de obter um elemento de aquecimento com aletas confiável é especificá-lo na mesma ordem em que um engenheiro o calcula: serviço aéreo, carga superficial, materiais, geometria, alimentação elétrica e controle.
- Defina o fluxo de massa de ar e o aumento de temperatura. Use a classificação real do ventilador, não o tamanho nominal do duto, porque a produção de calor depende de quilogramas de ar por hora.
- Calcule a potência bruta. Multiplique o fluxo de massa pelo calor específico do ar e pelo aumento de temperatura necessário e, em seguida, adicione uma margem de segurança para perdas no duto.
- Defina uma densidade máxima de watts. Comece abaixo de 4,0 W/cm2 para trabalho em forno padrão e abaixo de 3,0 W/cm2 se o ar contiver névoa de óleo ou se o fluxo puder cair repentinamente.
- Escolha materiais de bainha e aleta. Combine a bainha com a temperatura máxima possível do ar e combine o metal da aleta com a limpeza do fluxo de ar.
- Selecione a configuração mecânica. Escolha um formato I, U, quadrado, O, W ou personalizado com base nas dimensões do duto, plano de montagem e acesso para manutenção.
- Confirme a tensão, a fase e o roteamento dos condutores. Os circuitos trifásicos de alta tensão reduzem a corrente, mas também alteram o invólucro de conexão e as distâncias de fuga necessárias na extremidade do terminal.
Fábricas com uma ampla gama de produtos lidam com esse processo rapidamente. A fábrica de Yading produz mais de 500.000 elementos de aquecimento por ano e exporta para mais de 25 países, o que significa que a revisão de engenharia está incluída em cada pedido personalizado, bem como em cada unidade padrão. Caso queira que o cálculo seja verificado antes do pedido, envie a planilha de vazão de ar para a mesa de engenharia através do página de contato .
Nunca especifique um elemento de aquecimento com aletas sem indicar a velocidade mínima do ar na superfície do elemento. Bloqueios de baixo fluxo, falhas de amortecedores e falhas de ventiladores são as principais causas de queima de elementos aletados.
Perguntas que os compradores fazem antes de fazer o pedido
Qual é a densidade segura de watts para um elemento de aquecimento com aletas em ar forçado?
Com o ar limpo se movendo a 2 a 10 m/s, 2,0 a 6,0 W/cm2 é uma faixa prática, dependendo do material da bainha e da temperatura operacional. Abaixo de 1,0 W/cm2 o elemento é superdimensionado; acima de 6,0 W/cm2 a vida útil da bainha começa a cair rapidamente.
Posso usar um elemento de aquecimento com aletas para aquecimento de líquidos?
Normalmente não. Na água ou no óleo, as aletas prendem incrustações, que atuam como isolantes e criam pontos quentes locais. Um aquecedor de imersão com revestimento liso ou design flangeado é a melhor escolha para aplicações com líquidos.
Como escolho entre aletas de aço inoxidável 304 e Incoloy 800?
Use 304 para ar limpo e seco de até 600 graus C. Use Incoloy 800 quando a temperatura do ar de saída exceder 600 graus C ou quando o aquecedor funcionar com frequência. O material da bainha, e não a aleta, define o limite superior porque as aletas são resfriadas pela corrente de ar.
Por que o passo das aletas é importante para a garantia do elemento de aquecimento?
O passo das aletas determina a área da superfície, a queda de pressão e a facilidade com que o aquecedor pode ser limpo. Um passo apertado pode bloquear rapidamente correntes de ar que contenham fibras, névoa de óleo ou poeira condutiva, e o elemento bloqueado superaquecerá a bainha. Escolha uma inclinação mais ampla para o ar sujo e, em vez disso, confie em um comprimento de superfície maior.
