Aquecimento a Ar e Gás com Aquecedores de Cartucho

O aquecimento de gases é diferente do aquecimento de sólidos ou líquidos porque os gases têm baixa condutividade térmica e densidade. Os aquecedores de cartucho são projetados para funcionar com esses tipos de aplicações, levando em consideração a maneira especial como os gases transmitem calor.

Aplicações de convecção natural, como gabinetes, gabinetes e câmaras ambientais, dependem do fluxo impulsionado pela flutuabilidade. Quando comparado ao aquecimento sólido, as densidades máximas de watts caem muito, geralmente para 5–15 W/in², dependendo da temperatura do ambiente e da temperatura desejada da bainha. Quando a densidade é muito alta, a bainha fica muito quente porque o ar não consegue transportar o calor com rapidez suficiente. Colocar escudos reflexivos atrás dos aquecedores faz com que funcionem melhor, reduzindo as perdas de radiação para a estrutura circundante.

A convecção forçada faz com que as coisas funcionem muito melhor. A velocidade do ar altera a forma como o calor pode ser transferido. Por exemplo, se a velocidade duplicar, a densidade de watts que pode ser usada também duplica. Densidades de potência mais altas e aquecimento mais rápido são possíveis com sistemas de sopradores, fluxo canalizado ou circulação de ventiladores. Mas a velocidade nunca deve cair abaixo de um determinado nível; se o fluxo de ar parar, o dispositivo superaquecerá imediatamente, mesmo em baixas densidades de watts.

A relação entre a temperatura da bainha e a densidade de watts segue curvas conhecidas para diferentes condições de fluxo de ar. Para obter a temperatura da bainha de até 1.400 graus F, você precisa de cerca de 25 W/in² a 70 graus F com convecção natural. A 500 pés por minuto de fluxo de ar forçado, a mesma temperatura da bainha deixa passar 60 W/pol². Essas conexões auxiliam na criação de sistemas e especificações de segurança.

Quando há vários aquecedores, você precisa pensar na distância entre eles. Colocar os cartuchos a menos de um círculo torna mais difícil para cada um deles se livrar do calor. Aplicam-se fatores de redução de potência, o que geralmente significa uma queda de 5% para espaçamentos próximos e uma queda de 15% quando refletores estão presentes. Para evitar que as zonas centrais fiquem muito quentes, o design do array precisa levar em conta essas interações.

Para aquecer o ar, os sistemas de segurança são muito importantes. Os interruptores de prova de fluxo de ar impedem que a energia chegue a um dispositivo se não houver fluxo suficiente. Chaves de limite-de alta temperatura evitam desligamentos independentes. A lógica-de atraso garante que o fluxo seja estabelecido antes do aquecimento e continue após o desligamento para resfriar os aquecedores. Quando os aquecedores funcionam em ar estagnado, podem causar falhas catastróficas. Esses bloqueios impedem que isso aconteça.

As aplicações de aquecimento de ar utilizam a enorme área de superfície dos aquecedores de cartucho de grande-diâmetro. Os diâmetros maiores proporcionam à camada limite mais espaço para transmitir calor, o que os torna mais eficientes do que conjuntos de aquecedores menores. Mas a potência absoluta maior significa que o fluxo de ar deve ser cuidadosamente verificado e os sistemas de segurança devem ser cuidadosamente planejados.

Problemas de contaminação afetam as aplicações de aquecimento de ar. As partículas no fluxo de ar podem desgastar as superfícies do aquecedor ou deixar camadas isolantes. Quando os sistemas de ar comprimido liberam névoa de óleo, ela se transforma em carbono nas bainhas aquecidas. Em locais sujos, filtros e separadores antes dos aquecedores fazem com que durem mais.

Diferentes aplicações de aquecimento de ar precisam de engenharia personalizada para funcionar bem com as condições corretas de fluxo, necessidades de temperatura, normas de segurança e variáveis ​​ambientais.