W instalacjach wentylacyjnych nagrzewnica ma zwykle podnieść temperaturę nawiewanego powietrza o kilkanaście lub kilkadziesiąt stopni. Procesy przemysłowe stawiają jednak inne wymagania. Suszenie, wygrzewanie, obróbka materiałów czy przygotowanie gorącego powietrza dla linii technologicznej mogą wymagać temperatur liczonych w setkach stopni Celsjusza. W takich warunkach standardowe urządzenie kanałowe może nie zapewnić wymaganych parametrów albo nie być przystosowane do długiej pracy przy wysokim obciążeniu cieplnym.
Temperatura procesu zmienia wymagania wobec nagrzewnicy
Standardowe nagrzewnice elektryczne stosuje się przede wszystkim w instalacjach HVAC, gdzie ogrzewają powietrze wentylacyjne. Gdy instalacja stanowi część procesu produkcyjnego, sama moc grzewcza przestaje wystarczać jako kryterium doboru. Trzeba uwzględnić temperaturę powietrza na wlocie i wylocie, przepływ, ciśnienie w kanale, czas pracy oraz warunki panujące wokół urządzenia.
Do instalacji wymagających temperatur sięgających nawet około 450°C przeznacza się nagrzewnice wysokotemperaturowe. Ich konstrukcja uwzględnia obciążenia, z którymi typowa nagrzewnica wentylacyjna nie musi się mierzyć. Takie urządzenia stosuje się między innymi w procesach suszenia, obróbki materiałów, instalacjach laboratoryjnych oraz liniach technologicznych korzystających z gorącego powietrza.
Przepływ powietrza chroni elementy grzejne przed przegrzaniem
Moc nagrzewnicy musi pozostawać w odpowiedniej relacji do ilości przepływającego powietrza. Zbyt mały strumień powoduje szybki wzrost temperatury elementów grzejnych. Może wtedy dojść do zadziałania zabezpieczenia termicznego, skrócenia trwałości podzespołów, a przy nieprawidłowo zaprojektowanym układzie również do uszkodzenia urządzenia.
Projekt wymaga więc określenia rzeczywistego przepływu, jego stabilności oraz warunków występujących podczas rozruchu i zatrzymania instalacji. Szczególnej uwagi wymaga sytuacja, w której grzałki mogłyby pozostać zasilane po zatrzymaniu wentylatora. Nagrzewnice do takich zastosowań wyposaża się w zabezpieczenia termiczne, które reagują na nadmierny wzrost temperatury.
Ciśnienie w kanale wpływa na konstrukcję urządzenia
Proces technologiczny może odbywać się przy znacznie wyższym ciśnieniu niż typowa wentylacja budynkowa. Z tego powodu konstrukcję nagrzewnicy dobiera się również do nadciśnienia w instalacji.
W zastosowaniach wysokotemperaturowych można stosować urządzenia okrągłe przeznaczone do instalacji pracujących przy nadciśnieniu nawet do około 3 bar. Konstrukcje prostokątne znajdują zastosowanie w systemach technologicznych o niższym ciśnieniu, sięgającym około 0,5 bar. Nie należy więc wybierać urządzenia wyłącznie według średnicy kanału i wymaganej mocy.
Materiał obudowy trzeba dopasować do środowiska pracy
Wysoka temperatura może iść w parze z wilgocią, substancjami chemicznymi lub środowiskiem sprzyjającym korozji. Konstrukcja odpowiednia dla suchego, czystego powietrza nie zawsze sprawdzi się na linii przemysłowej.
W zależności od warunków stosuje się stal ocynkowaną, stal pokrytą farbą wysokotemperaturową, stal nierdzewną albo kwasoodporną. Materiał powinien odpowiadać zarówno temperaturze, jak i składowi ogrzewanego medium oraz warunkom panującym w miejscu montażu.
Nagrzewnica wysokotemperaturowa wymaga indywidualnego doboru
Przy temperaturach procesowych rzędu kilkuset stopni trudno traktować nagrzewnicę jak standardowy produkt katalogowy. Projektant musi znać temperaturę wejściową i oczekiwaną temperaturę wyjściową, strumień powietrza, ciśnienie, przekrój kanału, sposób montażu oraz wymagania dotyczące sterowania.
Dobrze dobrana konstrukcja pozwala uzyskać stabilne parametry gorącego powietrza bez przeciążania elementów grzejnych. Przy procesach wysokotemperaturowych decyzja o zastosowaniu urządzenia specjalnego powinna więc wynikać z parametrów całej instalacji i charakteru procesu, a nie jedynie z obliczonego zapotrzebowania na moc.
