筒式加热器选型、应用与安装指南

组件 - 筒式加热器

应用指南

  • 直径达 1.297"
  • 长度为 60"
  • 功率达 11,500 瓦
  • 电压为 120 和 240 伏
  • 最高工作温度为 1400°F
  • 适用于自定义应用的修改

RL 标志CSA 标志

CIR 型筒式加热器通常通过插入钻孔加热金属零部件。 为便于安装,该加热器的尺寸略小于标称直径。

确定拟合度 – 在较高的功率密度下,精确的拟合至关重要。 拟合度是加热器最小直径与钻孔最大直径的差值。 例如,直径为 1/2" 的 CIR 型筒式加热器的实际直径为 0.498" 加 0.000",再减去 0.005"。 如果加热器置于直径为 0.503" 的钻孔中,则拟合度为 0.01" (0.503"-0.493" = 0.01")。

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确定功率密度 – 功率密度是指热流量或表面负载。 它是加热表面积每平方英寸的功率值。 为便于计算,CIR 库存筒式加热器每一端的未加热长度为 1/4"。 因此,对于尺寸为 1/2 x 12",功率为 1,000 瓦的加热器,其功率密度的计算方法如下:

功率密度 = W/ p x D x HL

其中:

  • W = 功率 = 1,000 W D = 直径 = 0.5 in。
  • HL = 加热长度 = 11.5 in。
  • 功率密度 = 1,000 / 3.14 x 0.5 x 11.5 = 55 W/In 2

选择尺寸和额定值 — 计算应用中的总热量需求。

确定数量、尺寸和额定值— 计算出总热量需求后,可确定筒式加热器的数量、尺寸和额定值。 准备足够的加热器,以在加热和操作过程中让热量平稳地通过零部件。 温度控制传感器应紧靠工作表面放置,以实现精确控制。

计算功率密度和拟合度—确定每台加热器的功率后,必须计算器功率密度和拟合度。 然后使用图 G-235 来确保功率密度在允许的限值内。 例如,尺寸为 1/2 x 12",功率为 1000 瓦的 CIR 加热器的功率密度为 55 W/in 2。 如果将该加热器用于工作温度为 1000°F 的零部件,且它们的拟合度为 0.01",根据该图,允许的功率密度应为 90 W/in 2。 而该加热器的实际功率密度为 55 W/in 2,远低于该最大允许值。 因此其具备充分的安全裕度,可实现可靠运行。

如果所选加热器的功率密度高于图示的允许值,则须做以下更改。

  1. 使用更多功率密度较低的加热器。
  2. 使用直径更长或更大的加热器。
  3. 提高拟合度。
  4. 通过降低热损耗或提供更长的加热时间来减少热量需求。

使用最大允许功率密度图 — 此图对于选择 CIR 型筒式加热器非常有用。 图中曲线仅供参考,并非精确限值。

该图以筒式加热器安装于氧化软钢块中时,加热器内电阻丝温度为 1600°F 为计算依据。 若使用导热性或发射率低于氧化软钢的其他材料,则实际功率密度值比图示值约低 10% 或更多。 请联系您当地的科模热思销售办事处。

图 G-235

筒式加热器选型指南

CIR 型高功率密度

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先进的内部结构及锻造导线 — 科模热思工程师面临的一项挑战是设计一款性能卓越、在任何给定的条件下均优于其他同类产品的筒式加热器,同时确保客户获得且持续获得有利于其投资的加热器性能和使用寿命。

CIR 型筒式加热器 — 包含对筒式加热器技术的若干重大改进。 这款加热器的高性能特点不仅在实验室经过了验证,还在客户设备中,在所选的苛刻应用环境中,以及 1500°F 及更高的工作温度中得到了充分证明。

C-LD、C-HD 和 C-DE 型

中等功率密度

C 型大直径筒式加热器— 适用于中低功率密度的应用。 紧密压实的耐火隔热层为厚壁不锈钢护套提供了出色的传热性。 这意味着电阻丝的运行温度低于带松散充填隔热层的同类装置,因而使用寿命更长。 这种重型结构还可提供较高的电介质强度以及许多工业应用所需的抗冲击和抗震能力。

CBH 型电螺柱加热器 — 用于扳手拧紧的螺栓或螺柱,以实现“冷缩配合”带来的紧固性。

SCB 型小空间加热器 — 圆螺纹底座安装在标准陶瓷灯座中,以加热极小空间。

筒式加热器 - 选型指南

工作型号最高应用温度 (°F) 功率 尺寸(英寸) 长度 直径 护套材料 护套温度 (°F) 端子 寿命型等级 页码
CIR 模具、冲模、压台、加热板。密封 1400 75 - 5,000 1-1/4 - 48 1/4-3/4 INCOLOY® 1500 锻造导线 卓越 A-102
SST QST 模具、冲模、压台、压力机 1400 变量 5-120 3/8-1 INCOLOY® 1600 柔性导线 标准 A-111
C-LD、C-HD、C-DE 铝挤压模具、容器加热器 600 450 - 1,750 8-25 15/16-1-19/64 不锈钢和黄铜 750 螺栓 标准 A-107
A-108
MZ 热压金属成形、区域控制 1800 变量 18-180 .495, .685 .935 INCONEL® 600 2000 旋塞 标准 A-109
CBH1 冷缩紧固 1200 1,150 - 11,500 18-60 .553-1.106 1600 标准八角盒,带手柄 标准 A-115
SCB 壁橱和控制机柜空间加热 600 50 - 200 4-3/4 1-3/8 黄铜 1000 圆螺纹底座(灯泡插座) 标准 A-113
HTRC 传热和散热涂层 A-101
— 非 UL 认证或 CSA 认证产品。

筒式加热器应用与安装建议

应用

高功率密度应用 — CIR 型筒式加热器旨在提供独一无二的功率密度能力。 为在应用指南 G-235 曲线所示的最高功率密度下获得最佳使用寿命,须密切关注应用细节。

  • A.为获得最接近的拟合度和最佳传热能力,应对孔洞进行钻铰,而非仅仅使用通用钻头将孔洞钻至最终尺寸。
  • B.温度控制传感器应置于零部件工作面和加热器之间。 通常使用与加热器相距 1/2" 的零部件的温度来从图中选择最大允许功率密度。
  • C.功率控制是高功率密度应用中的重要考虑因素。 通常使用开/关控制,但这可能造成加热器温度和工作零部件温度的较大偏离。 SCR 功率控制可有效消除开-关循环,对延长高功率密度加热器的使用寿命大有裨益。

中等功率密度应用— 应用指南中的 G-235 曲线显示了不同拟合度和工作温度下的最大允许功率密度。 但绝大多数应用不需要最大功率密度 (W/In 2)。 仅在您需要的情况下使用较高功率密度。 通过额定值而非最大允许值来获得安全裕度。 选择并隔开加热器,以获得最平稳的加热曲线,而非每个加热器的最大可能功率。

在中等功率密度下,通常使用通用钻头进行钻孔。 这样可使钻孔尺寸比钻头标准尺寸大 0.003" 到 0.008",从而使拟合度介于 0.01" 和 0.015" 之间。 当然,从传热角度来说,拟合度越精确越好,但有时,较为宽泛的拟合度有助于安装和拆卸筒式加热器,尤其是较长的加热器。 建议贯穿零部件钻孔,以方便拆卸加热器。 钻孔后,清洁零部件。

真空运行 — 当加热器在真空模块中运行时,应对孔洞内部进行预氧化,以提高发射率。 真空运行需要大幅降低最大允许功率密度。 必要时,应对装置进行设计,使加热器的导线头位于真空外。 当加热器的导线头位于真空内时,建议使用 120 伏或更低的电压。 对于未密封的加热器,须进行脱气。

方槽运行 — 如果方便,圆型 CIR 型筒式加热器可安装在方形或 V 形槽中。 槽内应进行处理(通过氧化或阳极氧化),以提高发射率。 若方形的宽度与加热器的标称直径基本相等,则可使用图中 0.05" 的拟合线计算允许功率密度

480 V 电压下的运行 — 直径为 5/8" 或更大的科模热思 CIR 型筒式加热器可在 480 伏电压下运行。 一种方法是选取两个库存的 240 伏加热器,将它们串联成 480 伏。 另一种方法是直接订购额定电压为 480 伏的筒式加热器。 具体请咨询您当地的科模热思销售办事处。

由于加热器内部的电压应力较大,在 480 伏应用中,应使用较低的最大功率密度,无论是两个 240 伏加热器串联还是专门订购的 480 伏加热器。 要确定电压为 480 伏时的最大允许功率密度,在 G-235 曲线上输入工作温度值,该数值比实际工作温度高 200°F。 建议最高工作温度为 1000°F。

筒式加热器测试建议

测试建议— 当设备制造商设计新产品时,建议在模拟操作条件下进行测试。 相应物理尺寸的筒式加热器在调压变压器上运行,直至热量输出处于合适水平。 随后,进行电压和电流测量,并计算所需的额定功率。 最后,为所设计的产品订购相应额定功率的加热器。

筒式加热器安装建议

  1. 在移动机械上,牢牢固定导线。 靠近导线露出加热器部分的地方允许进行微小移动。 导线中的环通常可延长导线使用寿命。 如果应用条件导致导线持续弯曲,断开随加热配件移动的接线端子上的筒式加热器导线。 弯曲会转移到更换成本较低的延长导线上。
  2. 对于快速振动的设备,须部署上述接线端子。 确保加热器到模块的导线尽可能短,且支撑良好,以防振动引起导线移动。
  3. 防止导线粘上喷雾、油渍及受到磨损。 污染性液体和蒸汽会进入未密封的筒式加热器,造成绝缘击穿。
  4. 避免在导线露出筒式加热器的地方使用胶带。 胶带上的粘合剂可能会进入加热器,转化成具有导电性的碳。 在必须使用玻璃胶带的情况下,建议使用硅基粘合剂胶带。
  5. 设计装置时,确保导线处于不超过导线绝缘额定值(标准导线为 842°F)的环境温度下。 在温度需要的情况下,使用带含氟聚合物绝缘、硅浸渍玻璃纤维 ®或 Rockbestos ® 绝缘的镍或镀镍铜线延长导线。
  6. 通常不建议使用有助于将筒式加热器插入钻孔的石墨或其他润滑剂。 这些润滑剂均具有导电性,稍不留意,就可能会附在加热器的导线端。 使用科模热思传热和散热涂层。
  7. 随着操作温度上升,加热零部件上的隔热层的储热性会更好。 隔热层会降低功率需求,使加热器的功率密度减小。 其他好处还包括更平稳的工作温度及更高的操作员安全性和舒适性。
  8. 导线不得延伸到包含筒式加热器的钻孔中。 一般而言,加热器护套的导线端应与钻孔表面齐平,或伸出 1/16 英寸。

筒式加热器改造与选件

筒式加热器可轻松满足特殊应用要求。 只需从各类标准选件和功能中进行选择,即可为您量身打造满足您特定需求的加热器。 如需定制化工程或替代选件,请联系您的科模热思销售代表,了解您所需规格的快速周转时间。

  • 导线类型
  • 端部密封选件
  • 导线选件
  • 安装选件
  • 内置热电偶

导线类型

描述 电压 (°F) (°C)工作温度
云母玻璃纤维 ®绝缘 300V 标准 600V 842 450
含氟聚合物 300V 600V 392 200

密封选件

型号 描述/应用
环氧树脂 上述导线可使用环氧树脂密封,使用时将护套端部打空,填充环氧树脂,以提供防潮层。
含氟聚合物 提供额外防潮性的锻造密封。
RTV 适用于需要防潮层的应用。
气密 陶瓷-金属密封适用于温度高达 1000°F 的元件。 说明加热器超出密封的长度。 密封的金属部分与加热器护套重叠 3/16"。
MR SEOT2 满足 UL FileSEOT2.SA 12768

端部密封温度限值

描述 (°F) (°C)工作温度
常温自硬水泥标准 1000 538
环氧树脂密封 194 90
含氟聚合物密封 392 200
RTV 密封 284
392
140
200
气密封 1000 538
MR-SEOT2 374 190

端部密封选件

气密封
陶瓷-金属密封适用于温度高达 1000°F 的元件。 说明加热器超出密封的长度。 密封的金属部分与加热器护套重叠 "。 适用于冲洗条件。
气密封

导线选件

直角柔性导线
直角柔性导线

应变消除
应变消除可帮助减少导线弯曲、卷曲和破损。
应变消除

柔性不锈钢管道
柔性不锈钢管道可防止导线出现磨损和锐缘,便于在严酷环境下处理。 提供直线和直角两种配置。
柔性不锈钢管道

保护弹簧
保护弹簧拥有直线和直角两种配置,可为导线提供强劲灵活的保护,防止其弯曲、疲劳或收缩。
保护弹簧

金属编织电缆
不锈钢金属编织电缆可防止导线出现磨损和锐缘,同时保证安装的灵活性和简便性。 金属编织电缆拥有直线和直角两种配置。
金属编织电缆

陶瓷珠
陶瓷珠绝缘用于保护导线免受 1200 F (649C) 高温的损害。 如需订购,请注明陶瓷珠的长度和额外导线长度。
陶瓷珠

螺纹柱端子
螺纹柱端子可为母线排或环式/叉式连接器提供强有力的连接。 仅适用于直径为 5/8”和 3/4”的加热器。
螺纹柱端子

安装选件

螺纹配件
螺纹配件允许加热器轻松安装到螺纹孔中,适用于浸没式应用。 提供单螺纹或双螺纹配件。 配件与筒式加热器护套重叠 1/4"。 注明“黄铜”
螺纹配件

螺纹配件尺寸
加热器标称直径(英寸) NPT 尺寸(英寸) 六角尺寸(英寸)
1/4 1/8 - 27 7/16
3/8 1/4 - 18 9/16
1/2 3/8 - 18 11/16
5/8 1/2 - 14 7/8
3/4 3/4 - 14 1-1/16

安装法兰
安装法兰选件有助于轻松安装和具体定位
安装法兰

牵引线
牵引线有助于加热器的拆卸。
牵引线

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