Aplicações de imersão em líquidos e considerações de projeto

Os aquecedores de cartucho são mais frequentemente usados ​​para aquecer massas metálicas sólidas, mas quando projetados adequadamente, eles também podem aquecer líquidos com segurança e eficácia. Saber quais são os requisitos de imersão elimina os erros que acontecem quando você os usa de maneira errada.

Os limites de densidade de watts para aquecimento de líquidos dependem muito das qualidades do fluido. Quando totalmente submersas, soluções à base de água e-de água com boa convecção natural podem suportar 150–300 W/in². Óleos e líquidos espessos precisam de muita redução de potência: os óleos de máquinas precisam ter 18 W/pol², os óleos vegetais precisam ter 30 W/pol² e os óleos combustíveis pesados ​​precisam ter 10 W/pol². Essas restrições impedem que o filme superficial fique muito quente, transformando-se em carbono e coque, o que impede o funcionamento do aquecedor.

As características do fluxo têm um grande impacto no funcionamento de algo. O líquido estagnado depende da convecção natural, que pode não ser suficiente em grandes densidades de watts. A circulação forçada, seja por meio de bombas, agitadores ou design de fluxo deliberado, melhora muito a transmissão de calor e permite usar mais watts. Um projeto mínimo padrão para fluidos viscosos é uma velocidade de 1 pé por segundo.

Os requisitos de profundidade de imersão garantem que tudo funcione corretamente. Os aquecedores devem estar sempre completamente submersos, pois as partes expostas ao ar aquecem imediatamente. Controles de nível de líquido e cortes de baixo-nível interrompem a filmagem a seco. Para aplicações com níveis variados, vários aquecedores em diferentes alturas ou instalações inclinadas mantêm a cobertura em todas as faixas de nível.

A compatibilidade dos materiais evita que as coisas enferrujem e fiquem sujas. O aço inoxidável funciona bem para a maioria dos usos de água e produtos químicos suaves. Soluções de cloreto que atacam o aço não prejudicam o titânio. As ligas feitas para fins específicos podem lidar com produtos químicos agressivos. As empresas alimentícias e farmacêuticas precisam de materiais e tratamentos de superfície que atendam aos padrões da FDA.

Manter o desempenho alto significa interromper incrustações e depósitos. Minerais de água dura, fluidos orgânicos que se transformam em polímeros e lodo que se acumula nas superfícies do aquecedor atuam como isolantes. Limpar, tratar a água ou remover o lodo regularmente mantém a transmissão de calor. Algumas aplicações requerem densidades de watts mais baixas para diminuir a taxa de acumulação de depósitos.

A vedação impede que a umidade entre no isolamento interno, ao mesmo tempo que permite que ele se expanda. Muitas aplicações de imersão podem usar estrutura de cartucho padrão com vedações nas extremidades corretas. Aquecedores de imersão especializados podem incluir camadas extras de vedação ou compostos de envasamento para uso em situações adversas.

Para grandes aquecedores de cartucho, as aplicações de imersão utilizam grande área de superfície e capacidade de potência. Pelo seu tamanho, um aquecedor de 35 mm de diâmetro tem muito espaço para transferência de calor. No entanto, a potência mais alta significa que você precisa prestar muita atenção aos padrões de fluxo e à cobertura para evitar superaquecimento local.

Para vasos selados, as classificações de pressão são importantes. As bainhas do aquecedor precisam ser capazes de suportar a pressão dentro do vaso, bem como qualquer tensão extra proveniente dos limites de expansão térmica. Pode haver códigos de vasos de pressão que digam que você precisa usar materiais aprovados, seguir certas técnicas de soldagem e fazer testes.

Diferentes usos para aquecimento de líquidos necessitam de estudos de engenharia especializados sobre as características do fluido, condições de fluxo, compatibilidade de materiais e critérios de segurança para garantir que os aquecedores de imersão funcionem de maneira confiável.