カートリッジヒーターによる空気およびガス加熱

気体は熱伝導率と密度が低いため、気体の加熱は固体や液体の加熱とは異なります。カートリッジ ヒーターは、ガスが熱を伝達する特別な方法を考慮して、この種の用途で動作するように設計されています。

エンクロージャ、キャビネット、環境チャンバーなどの自然対流アプリケーションは、浮力による流れに依存します。{0}}固体加熱と比較すると、最大ワット密度は大幅に低下し、部屋の温度と希望のシース温度に応じて、通常は 5 ～ 15 W/平方インチになります。密度が高すぎると、空気が十分な速度で熱を運ぶことができないため、シースが熱くなりすぎます。ヒーターの後ろに反射シールドを設置すると、周囲の構造への放射損失が削減され、ヒーターの機能が向上します。

強制対流により、作業が大幅に改善されます。空気の速度によって、熱の伝わりやすさが変わります。たとえば、速度が 2 倍になれば、使用できるワット密度も 2 倍になります。送風システム、ダクト流、またはファン循環を使用すると、より高い電力密度とより速い加熱が可能になります。ただし、速度が特定のレベルを下回ってはなりません。空気の流れが止まると、ワット密度が低い場合でも、デバイスはすぐに過熱します。

シース温度とワット密度の関係は、さまざまな空気流条件に対する既知の曲線に従います。シース温度を 1400 °F まで高めるには、自然対流で 70 °F で約 25 W/平方インチが必要です。毎分 500 フィートの強制空気流では、同じシース温度で 60 W/平方インチが通過します。これらの接続は、安全システムと仕様の作成に役立ちます。

ヒーターが複数ある場合は、どのくらいの距離を置くか考える必要があります。カートリッジを 1 円よりも近づけて配置すると、それぞれのカートリッジの熱を取り除くのが難しくなります。ディレーティング係数が適用されます。これは通常、間隔が狭い場合は 5% の低下、反射板が存在する場合は 15% の低下を意味します。中心ゾーンが熱くなりすぎないように、アレイ設計ではこれらの相互作用を考慮する必要があります。

空気を加熱する場合、安全システムは非常に重要です。エアフロー実証スイッチは、十分な流量がない場合、デバイスへの電力供給を停止します。高温制限スイッチは、独立したシャットダウンを防止します。-時間遅延ロジックにより、加熱前に流れが確立され、シャットダウン後も継続してヒーターを冷却することができます。空気がよどんだ中でヒーターが作動すると、致命的な故障を引き起こす可能性があります。これらのインターロックはそのような事態を防ぎます。

空気加熱用途では、大口径カートリッジ ヒーターの巨大な表面積が使用されます。{0}直径が大きいと、境界層に熱を伝達するためのより多くのスペースが提供され、小さなヒーターのアレイよりも効率的になります。ただし、絶対ワット数が大きいということは、空気の流れを注意深くチェックし、安全システムを慎重に計画する必要があることを意味します。

汚染の問題は、空気加熱用途に影響を与えます。空気流中の粒子状物質は、ヒーターの表面を摩耗させたり、断熱層を残したりする可能性があります。圧縮空気システムからオイルミストが放出されると、加熱されたシース上でカーボンに変わります。汚れた場所では、ヒーターの前にフィルターやセパレーターを使用すると長持ちします。

さまざまな空気加熱用途には、適切な流れ条件、温度ニーズ、安全基準、環境変数に合わせて適切に機能するカスタム エンジニアリングが必要です。