Water Heating Element: Mga Uri, Watt Density, at Gabay sa Pagpili para sa Mga Mamimili

Ang isang 50-gallon na komersyal na pampainit ng tubig na bumabagsak sa breaker nito tuwing umaga sa 6 a.m. ay karaniwang may isang salarin: isang burned-out elemento ng pagpainit ng tubig . Pagkatapos ng 30 taon ng paggawa ng mga immersion heater sa Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. sa Jiangsu, China, napanood ng aming mga inhinyero ang parehong apat na pattern ng pagkabigo na umuulit sa mga hotel, laundry, at planta sa pagproseso ng pagkain. Wala sa kanila ang random. Ang bawat isa ay napagpasyahan ilang linggo nang mas maaga sa pamamagitan ng isang detalye na hindi pinansin ang kimika ng tubig, watt density, o mga kondisyon ng pag-install.

Ang gabay na ito ay nagbibigay sa mga procurement engineer at maintenance team ng parehong framework na ginagamit namin sa factory floor: kung paano itinayo ang mga elemento ng pampainit ng tubig, kung bakit nabigo ang mga ito, kung aling mga rating ang aktwal na kumokontrol sa buhay ng serbisyo, at kung ano ang dapat i-verify ng isang supplier bago ipadala ang isang order.

Ano ang Water Heating Element at Bakit Ito Huminto sa Paggana

Ang water heating element ay isang resistive coil na nakapaloob sa isang metal sheath at naka-pack na may siksik na magnesium oxide, na nagko-convert ng elektrikal na enerhiya sa init sa pamamagitan ng pag-init ng Joule at inililipat ang init na iyon sa nakapalibot na tubig sa pamamagitan ng pagpapadaloy.

Ang konstruksiyon ay sumusunod sa isang karaniwang pagkakasunud-sunod sa halos lahat ng mga producer: isang 80/20 nickel-chromium wire ay nasugatan sa isang ceramic o mica support, ipinasok sa isang tanso, hindi kinakalawang na asero, o Incoloy tube, na puno ng magnesium oxide powder, at pinagsiksik para bigyan ang coil ng mechanical fixation at electrical insulation. Sa isang 220 V circuit, ang isang 3,000 W na elemento ay kumukuha ng 13.6 A. Ang sheath temperature ay dapat manatili sa ibaba ng humigit-kumulang 350°C sa pinakamainit na punto sa normal na operasyon, kung saan pumapasok ang watt density sa talakayan.

Ang apat na karaniwang sanhi ng pagkabigo ng elemento ng pagpainit ng tubig ay:

1. Dry-firing: pagbukas ng elemento nang walang tubig sa itaas nito. Ang temperatura ng kaluban ay umaakyat mula 100°C hanggang sa higit sa 400°C sa loob ng isang minuto, na nagbibitak ng magnesium oxide at pinaikli ang coil.
2. Pag-iipon ng sukat: ang mga deposito ng calcium carbonate ay nag-insulate sa kaluban, tumataas ang panloob na temperatura, at maagang nag-oxidize ang nickel-chromium wire.
3. Kaagnasan: ang chloride pitting o galvanic na aksyon ay nagbubukas ng pinhole sa kaluban, pumapasok ang tubig, at bumagsak ang resistensya ng pagkakabukod.
4. Maluwag na mga terminal: ang mataas na resistensya sa koneksyon ay nagpapainit sa stud, na-oxidize ang pin, at kalaunan ay nag-arc sa loob ng terminal enclosure.

Ang sukat ay ang pinakanahuhulaan sa apat. Sa 300 ppm calcium hardness, ang isang high-density na elemento ay karaniwang nagpapalaki ng nakikitang crust sa loob ng apat hanggang anim na buwan. Ang pagbaba ng watt density sa ibaba ng 8 W/cm2 sa parehong tigas ay nagpapanatili sa kaluban na sapat na malinis para sa mga normal na agwat ng pagpapanatili.

High Watt Density vs Low Watt Density: The Trade-Off That Sets Element Life

Watt density, na tinukoy bilang wattage ng elemento na hinati sa aktibong sheath surface area nito sa W/cm2, ay ang pinakamahalagang detalye sa isang water heating element datasheet, dahil inaayos nito ang sheath temperature at samakatuwid ang rate ng pagbuo ng scale.

Isaalang-alang ang isang 3,000 W na elemento na may 400 cm2 ng aktibong sheath area: iyon ay 7.5 W/cm2, isang low-density na disenyo. I-compress ang parehong 3,000 W sa 200 cm2 at makakakuha ka ng 15 W/cm2, isang high-density na disenyo. Dinadala ng high-density na elemento ang tangke sa temperatura ng ilang minuto nang mas mabilis, ngunit ang kaluban nito ay tumatakbo nang mas mainit. Ang timbangan na dumampi sa isang mas mainit na ibabaw ay nagluluto sa isang matigas at sementadong crust; sa isang mas malamig na ibabaw ito ay nananatiling malambot at nahuhulog sa panahon ng normal na paglawak at pag-urong.

Screw-In vs Flange Water Heating Elements: Aling Estilo ng Pag-mount ang Nababagay sa Iyong Tank

Ang mga screw-in na elemento ay nagpapanatili ng maliliit at katamtamang laki ng mga tangke na tumatakbo sa isang karaniwang may sinulid na pagbubukas, habang ang mga elemento ng flange ay nagdadala ng mataas na wattage sa mga komersyal at pang-industriyang sisidlan sa pamamagitan ng isang bolted plate.

Gumagamit ang mga screw-in water heating elements, tinatawag ding threaded o screw-plug elements, ng male NPT o BSP thread, karaniwang 1 pulgada sa mga domestic water heater at 1.25 o 2 pulgada sa mas malalaking export tank. Ang elemento ay hugis-U, pumapasok sa pamamagitan ng sinulid na pagbubukas sa dingding ng tangke, at maaaring palitan ito ng isang kwalipikadong tubero sa loob ng humigit-kumulang 40 minuto. Ang mga power rating ay karaniwang sumasaklaw sa 1,500 W hanggang 6,000 W. Kasalukuyang ginagawa ito ng Xinghua Yading sa mga bersyong tanso, hindi kinakalawang na asero, at Incoloy upang tumugma sa kimika ng tubig ng patutunguhang merkado.

Threaded Screw-In Water Heating Element para sa mga Tank Ang threaded o screw-plug na elementong ito ay nababagay sa mga domestic at export na water heater kung saan mahalaga ang mabilis na pagpapalit. Available sa tanso, hindi kinakalawang na asero, o Incoloy, tumutugma ito sa naunang hanay na 1,500–6,000 W at nakakatulong na matugunan ang mga limitasyon sa density ng watt bago lumipat sa mga opsyon sa flange. Tingnan ang Produkto →

Ang mga elemento ng flange ay naka-bolt sa isang mating flange na hinangin sa dingding ng tangke. Ang isang 3-pulgada hanggang 8-pulgada na flange ay nagdadala ng ilang hairpin tube sa iisang plato, na kumakalat ng 6,000 W hanggang mahigit 60,000 W sa isang mas malaking lugar ng kaluban. Ang mga flange heater ay ang pamantayan para sa mga boiler, process tank, at malalaking storage vessel kung saan ang isang screw-in na elemento ay hindi makakapagbigay ng kinakailangang wattage nang hindi lalampas sa watt density limit.

Flange Immersion Heater para sa Malaking Vessels Kasunod ng talakayan sa screw-in, ang flange heater na ito ay humahawak ng 6,000 W hanggang 60,000 W sa maraming hairpin tubes. Ang 3-to-8-inch na mounting plate nito ay nababagay sa mga boiler at mga tangke ng proseso, habang ang pagpili ng sheath material ay direktang nakakaapekto sa corrosion resistance at watt density. Tingnan ang Produkto →

Mga Materyales ng Sheath: Copper, Stainless Steel, o Incoloy

Tinutukoy ng sheath material ang corrosion resistance ng water heating element, maximum safe watt density, at presyo, kaya ang pagpili ay dapat sumunod sa water chemistry kaysa sa presyo ng catalog.

Ang tanso ay nagsasagawa ng init sa humigit-kumulang 401 W/mK, humigit-kumulang 25 beses na mas mahusay kaysa sa stainless steel, kaya ang isang copper sheath ay nananatiling mas malamig sa parehong watt loading at maaaring magdala ng mas mataas na watt density nang walang scaling. Ang tanso ay nabigo kapag ang tubig ay agresibo: sa ibaba ng pH 6.5 ay nabubulok ito, at ang mataas na bilis ng daloy ay nakakasira sa malambot na metal.

Ang hindi kinakalawang na asero 304 ay ang all-rounder. Ito ay lumalaban sa karamihan ng maiinom na tubig, sumasaklaw sa hanay ng pH na humigit-kumulang 6.5 hanggang 9.5, at pinahihintulutan ang mga klorido hanggang sa humigit-kumulang 200 ppm. Ang thermal conductivity nito na humigit-kumulang 16 W/mK ay mas mababa kaysa sa tanso, kaya ang ligtas na watt density ay bumaba sa 8-12 W/cm2 range.

Ang Stainless 316 ay nagdaragdag ng molybdenum para sa pinahusay na chloride resistance at nababagay sa mga supply na ginagamot sa chloramine o kinuha mula sa coastal groundwater na may 500 ppm chloride. Pinagsasama ng Incoloy 825 ang mataas na nickel, chromium, molybdenum, at copper upang magbigay ng pinakamahusay na kumbinasyon ng scale resistance at corrosion resistance, at ito ang karaniwang pagpipilian para sa mga komersyal na water heater sa mga hard-water region kung saan ang hardness ay lumampas sa 300-400 ppm.

• Para sa matigas na tubig na higit sa 200 ppm, mas gusto ang Incoloy 825.
• Panatilihin ang watt density sa pagitan ng 8 at 10 W/cm2 anuman ang materyal ng sheath.
• Kung saan ang tangke ay may dalawang tapping, mag-install ng dalawang low-density na elemento sa halip na isang high-density unit.
• Tanungin ang pabrika para sa pinakamataas na rating ng temperatura ng sheath ng elemento sa iyong nilalayon na watt density.

Mga Pagsusuri sa Kalidad ng Pabrika na Pinipigilan ang Napaaga na Pagkabigo

Ang isang elemento ng pampainit ng tubig ay nag-iiwan lamang ng maaasahang pabrika pagkatapos na makapasa sa mga pagsubok sa resistensya, dielectric, insulation, at ground-continuity, dahil ang mga pagkabigo na mahalaga sa field ay elektrikal bago sila maging mekanikal.

Ang mga limitasyon ng pass na ginamit sa test laboratory ng Xinghua Yading ay sumasalamin sa karaniwang kasanayan sa industriya: coil resistance sa loob ng 5 porsiyento ng rated value, dielectric na makatiis ng 1,500 VAC sa loob ng 60 segundo nang walang breakdown, insulation resistance na higit sa 100 megohms na sinusukat sa 500 VDC, at ground continuity na mas mababa sa 0.1 ohm para sa mga nakalantad na bahagi ng metal. Ang isang elemento ng produksiyon na nabigo sa alinman sa mga pagsubok na ito ay ibinabasura, hindi muling gagawin.

Ang mga inhinyero sa pagkuha ay dapat humingi sa isang bagong supplier para sa tatlong dokumento: ang mga sinusukat na halaga ng paglaban mula sa aktwal na batch, ang dielectric test report, at isang larawan ng isang cut sample na nagpapakita ng MgO compaction. Ang isang pabrika na nagsusuplay sa lahat ng tatlo nang walang pagtutol ay may gumaganang sistema ng kalidad. Isang pabrika na hindi mahihirapang maghatid ng pare-parehong pagganap ng elemento ng pampainit ng tubig.

Ang ganap na nakalubog na serbisyo ay nangangailangan ng isang selyadong terminal head. Sa aming linya ng flange heater, pinapanatili ng isang molded waterproof terminal block ang condensation mula sa mga live na terminal.

Ganap na Immersed Waterproof Flange Heater Ang sealed flange heater na ito ay nagdaragdag ng IP68 waterproofing para sa basa o ganap na tubig na serbisyo ng likido. Pinipigilan ng molded terminal block nito ang condensation sa mga live na bahagi, na ginagawa itong mapagkakatiwalaang pagpipilian kapag tumutukoy ng configuration para sa malupit na kapaligiran kasama ng iyong mga sukat at boltahe ng tangke. Tingnan ang Produkto →

Kapag handa ka nang tukuyin, ipadala ang iyong mga sukat ng tangke, pagsusuri ng katigasan ng tubig, boltahe, at kinakailangang oras ng pagbawi. Makipag-ugnayan sa aming engineering team gamit ang mga detalyeng iyon, at kukumpirmahin namin ang configuration ng screw-in o flange, sheath material, watt density, at ang heat-up na performance na maaari mong asahan.

FAQ ng Elemento ng Pagpainit ng Tubig

Paano ko malalaman kung ang isang elemento ng pampainit ng tubig ay nasunog?

Sukatin ang paglaban sa dalawang terminal gamit ang isang multimeter. Ang isang 3,000 W element na na-rate para sa 220 V ay nagbabasa ng humigit-kumulang 16 ohms kapag malusog. Ang isang bukas na circuit ay nangangahulugan na ang coil ay nasira. Pagkatapos ay sukatin mula sa bawat terminal hanggang sa kaluban ng metal; anumang pagbabasa sa ibaba ng ilang megohms ay nagpapahiwatig ng nabigong pagkakabukod, at ang elemento ay dapat mapalitan.

Anong watt density ang dapat kong piliin para sa matigas na tubig?

Kapag ang kabuuang tigas ay higit sa 200 ppm calcium carbonate, pumili ng isang low-density na elemento sa ibaba 8-10 W/cm2 na may isang Incoloy sheath. Ang tanso sa mataas na watt density ay nagkakaroon ng hard scale crust sa loob ng anim na buwan. Kung ang katigasan ay lumampas sa 400 ppm, gumamit ng flange element na may malaking bahagi ng sheath o palambutin ang tubig sa itaas ng agos.

Maaari ba akong magpatakbo ng 230 V water heating element sa isang 240 V na supply?

Oo. Ang isang 230 V-rated na elemento sa isang 240 V na supply ay nakakakuha ng humigit-kumulang 8.8 porsiyentong higit pang wattage. Ang mga low-density na elemento ay madaling tiisin ito. Ang mga high-density na elemento na tumatakbo na malapit sa kanilang watt-density na limitasyon ay maaaring magdusa ng kapansin-pansing mas maikling buhay. Kung ang supply ay nakatakda sa 240 V, ang mga elemento ng order ay na-rate para sa 240 V.

Gaano katagal dapat tumagal ang isang elemento ng pampainit ng tubig?

Sa tamang boltahe, mababang watt density, at katugmang water chemistry, ang isang screw-in na elemento sa serbisyo sa tirahan ay karaniwang tumatagal ng 6-10 taon. Ang mga komersyal na elemento ng flange na may regular na descaling ay tumatakbo nang 3-5 taon. Maaaring sirain ng isang solong dry-fire ang alinmang uri sa loob ng isang minuto.