Explicação dos aquecedores de condutas eléctricas
Postado por Adelle Webber sobre
O que há de errado com os seus aquecedores de condutas de ar eléctricos?
The need for precise temperature control or auxiliary heating is a typical application, but not all duct heaters are created equal. Placing a heat source in a duct ventilation system can be problematic. Each heating source requi
Tudo o que é eléctrico está a causar problemas com A rede eléctrica vacilante da América. Neste Inverno, cada vez mais proprietários dependem de aquecedores eléctricos para complementar as bombas de calor. Assegurar que os seus sistemas de aquecimento eléctricos domésticos e comerciais são seguros e eficientes é hoje mais importante do que nunca.
De acordo com Os aquecedores espaciais fixos ou portáteis da NFPA são a principal causa de incêndios em casasmas o aquecimento central é ainda responsável por 12% dos incêndios e 7% dos danos materiais. Média estimada de 44.210 fogos estruturais em casas, 1.370 feridos civis, 480 mortos, e mil milhões de dólares em danos patrimoniais directos por ano devido a incêndios de equipamento de aquecimento.
Os aquecedores de condutas eléctricas são uma fonte oculta de calor que pode contribuir para as estatísticas.
Tipos de aquecedores de condutas eléctricas.
Existem quatro tipos primários de elementos de aquecimento utilizados em aplicações de aquecimento de condutas.
- Chama aberta
- Fio resistivo
- Tubular
- Permutador de calor com barbatanas ou matriz
Cada um destes tipos tem numerosas variações para apoiar a transferência eficiente de calor para a corrente de ar. A maioria tem múltiplos circuitos resistivos ligados em paralelo para produzir calor uniformemente através da superfície do permutador de calor.
Para controlar a temperatura do fluxo de ar, são necessários sensores e controladores para monitorizar a temperatura desejada e o fluxo de electricidade/corrente para os elementos de aquecimento. O sistema precisa de um sensor para detectar quando não há fluxo de ar e desligar os elementos de aquecimento para evitar o sobreaquecimento.
Aplicações para aquecedores de condutas de elementos eléctricos
- Pré-aquecedores e pós-aquecedores para AVAC e sistemas de ventilação com recuperação de calor (edifícios de baixo consumo energético)
- Aquecedores de armário
- Secadores de ar e desumidificadores
- Sistemas de aquecimento ferroviários
- Aquecedor do compartimento dos passageiros para veículos para fins especiais
- Aquecedores do cockpit
Quatro coisas a considerar sobre os aquecedores de condutas eléctricas.
- A segurança dos aquecedores de condutas eléctricas deve ser uma preocupação.
- A densidade de watt distribuída e a transferência eficiente de calor poupa electricidade
- Fluxo de ar ou queda de pressão
- Facilidade de manutenção
A segurança é uma preocupação primordial nos aquecedores de condutas eléctricas.
Os aquecedores de condutas eléctricas são colocados dentro de condutas de fluxo de ar fora da vista e fora do espírito, a não ser que se encontrem num horário de manutenção preventiva. A localização e a falta de aspecto visual contribuem para potenciais preocupações de segurança.
As condutas de fluxo de ar têm normalmente algum tipo de filtro para reter o pó e os detritos que se acumulam no interior das condutas. Os filtros de ar também precisam de ter um horário de manutenção preventiva, mas muitas vezes não o têm. A acumulação de poeira na superfície do filtro pode restringir o fluxo de ar. Filtros rachados ou partidos podem deixar o pó assentar no interior das condutas ou nos próprios aquecedores eléctricos.
Qualquer uma das condições pode criar um potencial perigo de incêndio por contacto com aquecedores resistivos abertos.
Electric resistive w
Novos elementos de aquecimento eléctricos são encerrados numa cobertura de protecção que impede o elemento de aquecimento de entrar em contacto com o pó ou outros inflamáveis. Os mais seguros destes tipos de elementos de aquecimento são os PTC, dispositivos de coeficiente positivo de temperatura. Não ocorre combustão na criação de calor, e não há potencial de inflamação de materiais inflamáveis.
Os elementos de aquecimento PTC também não aquecem para além de uma temperatura definida, evitando o sobreaquecimento dos elementos e danos nos materiais circundantes. Saiba mais sobre a evolução dos aquecedores PTC.
Isolado electricamente
Os aquecedores de ar devem ser isolados electricamente dos materiais circundantes e do contacto humano. Os aquecedores mais potentes têm tensões mais elevadas até 600 V AC. Quaisquer elementos de aquecimento a partir de 24 Volts até ao máximo disponível precisam de ser isolados electricamente.
Transferência de calor e densidade de watt
Muitas casas e sistemas comerciais de aquecimento suplementar poderiam ser mais eficientes. O fio de resistência enrolado através do fluxo de ar dentro de uma conduta transfere calor para o ar passando sobre os elementos de forma ineficiente.
Os aquecedores tubulares são utilizados porque os tubos podem ser dobrados para melhorar a transferência de calor para o ar que passa. Embora melhores e mais seguros que o fio de resistência, ainda não são uma forma eficiente de transferir calor para o ar que passa através da conduta.
Estruturas de transferência de calor, tais como matrizes de barbatanas ou alumínio, onde o ar flui através de uma secção transversal de uma superfície aquecida, são muito mais eficientes. Os elementos de aquecimento são incorporados nestas configurações de transferência de calor, de modo a que o calor seja distribuído uniformemente por toda a superfície.
Os dispositivos de estado sólido mais pequenos como os elementos de aquecimento PTC têm uma alta densidade de watt pelo seu tamanho e são tipicamente montados em múltiplos locais para uma transferência de calor eficaz.
Quanto mais eficaz for a transferência de calor do elemento de aquecimento para a superfície da configuração de transferência de calor, melhor será a transferência de calor para o ar que flui através do conjunto.
A teoria eléctrica por detrás dos elementos e ligações PTC
O calor é criado quando a corrente encontra resistência num circuito eléctrico. A tensão nos circuitos de aquecimento é constante com a quantidade de calor gerada com base na resistência ao fluxo de corrente. A maioria dos elementos de aquecimento tem uma resistência fixa, e a menos que a tensão seja variada, a corrente permanecerá constante, tal como o calor produzido pelo circuito.
A resistência é adicionada ou subtraída do circuito para variar o calor produzido, ou a tensão é alterada ou desligada. Para que este tipo de circuito funcione, deve haver um sensor de temperatura e um controlador. O sensor de temperatura detecta a temperatura dos elementos ou do ar de saída de um sistema de condutas e controla a tensão de entrada.
Saiba mais sobre os elementos de aquecimento PTC e como eles funcionam.
It is Important to Understand Series or Paral
Tanto os circuitos em série como os paralelos são utilizados para aquecimento de condutas. Cada tipo de circuito requer sensores e controlos semelhantes, mas a corrente e a potência de saída podem variar consideravelmente.
Um circuito em série tem corrente a fluir através da resistência ao longo de um caminho, independentemente do circuito AC/DC. O caminho pode ter múltiplas resistências para criar calor, mas a resistência total é constante e igual à resistência individual somada em conjunto.
Se 3 150 ohm de elementos de aquecimento resistivos estiverem ligados em série, a resistência total é de 450 ohm. Nesta configuração, a corrente é constantemente baseada na lei de ohms ou na fórmula. E = IR ou I = E/R. Se a tensão for 240 V e a resistência for 450 ohms, a corrente será 240/450 = 0,533 amps.
Se existir apenas um elemento de 150 ohm, a corrente será de 240/150 = 1,6 amps.
Uma resistência de 15 ohm irá desenhar 16 amperes.
As resistências ligadas em paralelo reagem de forma muito diferente à corrente. A resistência total dos elementos ligados em paralelo é menor do que qualquer resistência individual no circuito.
1/RT= 1/R2 + 1/R2 + 1/R2 | 1/150 = 0.0066 | 1/RT = .02 para uma resistência total de 50 ohms.
A corrente no circuito paralelo é de 240/50 = 4,8 amps.
Então qual é a diferença entre os dois circuitos? A potência de saída.
A potência de saída no primeiro circuito da série é P = E x I ou 240 V X 1,6 Amps = 384 Watts.
A potência = 240 V x 4,8 Amps = 1,152 Watts no circuito paralelo.
Mais watts = mais produção de calor.
Saiba mais sobre a produção e transferência de calor em aquecedores tubulares.
O que é que a densidade de watt tem a ver com os aquecedores resistivos eléctricos
A densidade de watts é geralmente expressa em watts por polegada quadrada de área de superfície. Quanto maior for a densidade do watt, mais calor é produzido por polegada quadrada de área de superfície. Os elementos de aquecimento eléctrico em condutas têm espaço limitado para produzir calor e transferi-lo para a corrente de ar. Os elementos de aquecimento com densidades de watt mais elevadas podem produzir mais calor no espaço limitado disponível.
Dependendo do tipo de elemento de aquecimento, densidades de água mais elevadas podem encurtar a vida útil do elemento de aquecimento, produzindo demasiado calor e deteriorando o elemento de aquecimento ao longo do tempo, encurtando a sua duração. Diferentes tipos de metais utilizados em elementos de aquecimento podem produzir e suportar densidades de watt mais elevadas.
PTC, elementos de aquecimento de estado sólido produzem altas densidades de watt com pouca ou nenhuma deterioração ao longo do tempo. O seu tamanho compacto contribui para as altas densidades de watt por polegada quadrada. Estes micro dispositivos de aquecimento são incorporados em meios de transferência de calor, tais como barbatanas de alumínio ou estruturas alveolares que transferem a energia térmica para o ar que passa através deles.
Uma vez que os elementos PTC são minúsculos, múltiplos elementos equilibram o calor através de uma série de barbatanas ou estruturas alveolares. Um ponto de calor não distribuiria o calor de forma eficiente ou uniforme por uma grande área necessária dentro de uma conduta de aquecimento.
Um elemento de aquecimento típico colocado dentro de uma conduta pode ter seis ou mais elementos de aquecimento PTC ligados em paralelo. FAQs sobre aquecedores de ar.
O que não aprenderá com as fórmulas de aquecimento resistivo eléctrico.
A dinâmica dos circuitos eléctricos pode ser mais do que satisfaz os olhos com fórmulas.
Se uma resistência falhar quando várias estão ligadas em série, o circuito é interrompido e nenhum dos elementos de aquecimento irá funcionar.
Se uma resistência falhar quando várias estão ligadas em paralelo, os elementos restantes continuarão a funcionar e a fornecer calor.
Se uma resistência ligada em paralelo tiver um valor ohm mais baixo do que as outras, transportará mais corrente e potencialmente criará um ponto mais quente do que as outras. Isto pode causar um aquecimento desigual ou mesmo danificar o aquecedor resistivo.
Os elementos de aquecimento PTC ligados em paralelo ajustam dinamicamente a corrente e equilibram a saída de calor. Uma vez que cada elemento de aquecimento resistente e a corrente muda com a temperatura, os elementos irão equilibrar continuamente a carga de corrente e a densidade de watt de saída do aquecedor.
Resistência ao ar e queda de pressão devido a elementos de aquecimento
Um desafio do aquecimento de condutas eléctricas é a transferência eficiente de calor com baixa queda de pressão de ar. O desenho deve permitir o máximo fluxo de ar e a máxima transferência de calor.
Os aquecedores de fios resistivos tubulares e eléctricos oferecem pouca resistência ao fluxo de ar, mas têm fracas características de transferência de calor. As estruturas de aletas de alumínio e favos de mel oferecem uma excelente transferência de calor mas maior resistência ao fluxo de ar. Isto é especialmente verdade se o pó e outras partículas se puderem acumular na matriz alhetada.
É essencial compreender e conceber para a menor queda de pressão e melhor transferência de calor através da superfície do elemento de aquecimento. Falar com um engenheiro térmico experiente é que tem perguntas sobre a sua candidatura.
Facilidade de manutenção
Os elementos de aquecimento modernos do PTC em estado sólido são duráveis e requerem pouca ou nenhuma manutenção. No entanto, quando utilizados em aplicações de condutas ou pré-aquecimento onde há potencial para poeira e sujidade na limpeza da periodica da corrente de ar é aconselhado.
The PTC heaters are sandwiched between aluminum fins in a typical air duct heat exchanger. The heating module can be removed for periodic cleaning and inspection with ease. More sophisticated systems may use air flow instrumentation to identity changes in the air flow calling for
Rever a folha de especificações típicas do PTC ou todas para assistência.
Chamada para falar com um engenheiro de gestão térmica.