Dwysedd Pŵer wedi'i Ddirmygu - Pam 5-7 W/cm² Yw'r Smotyn Melys sy'n Gwresogi Aer

Un o'r ymholiadau mwyaf cyffredin y mae peirianwyr ifanc yn ei ofyn am wresogi aer yw, "Faint o bŵer y gallaf ei roi mewn gwresogydd cetris?" Nid rhif yn unig yw'r ateb. Mae'n dibynnu ar faint o aer sy'n llifo, pa mor boeth ydyw, a pha mor hir y mae'n para. Ond ar ôl blynyddoedd o weithio yn y maes, mae'n ymddangos bod ystod dwysedd pŵer o 5 i 7 W/cm² yn rheol dda ar gyfer y rhan fwyaf o ddefnyddiau gwresogi aer. Nid yw'r ystod hon ar hap; mae'n seiliedig ar lawer o arbrofion, gosodiadau byd go iawn, a'r angen i ddod o hyd i gydbwysedd rhwng tri maen prawf pwysig: effeithlonrwydd trosglwyddo gwres, gwydnwch gwresogyddion, ac effeithiolrwydd cost system. Mae'r ffactorau hyn yn aml yn mynd i gyfeiriadau gwahanol os nad ydynt wedi'u graddnodi'n ofalus.

Pam yr ystod hon? Mae gwresogydd cetris mewn aer sy'n llifo fel arfer yn gweithio gyda thymheredd gwain sydd 100 gradd i 150 gradd yn uwch na thymheredd yr aer ar 5 W / cm². Mae'r gwahaniaeth hwn yn y tymheredd yn gwneud i'r trosglwyddiad gwres weithio'n dda, gan sicrhau bod y rhan fwyaf o'r gwres a wneir yn mynd i'r aer yn lle cael ei ddal yn y gwresogydd ei hun, a fyddai'n gwastraffu ynni ac yn lleihau ei oes. Ar 7 W / cm², mae'r gwahaniaeth yn tyfu i tua 180 gradd i 220 gradd, sy'n golygu ei fod yn rhyddhau mwy o wres fesul centimedr sgwâr ac yn cyflymu'r cynnydd mewn tymheredd aer. Mae hyn yn berffaith ar gyfer sefyllfaoedd pan fydd angen i chi gynhesu rhywbeth yn gyflym, fel sychwyr diwydiannol neu systemau hwb HVAC. Ond mae'r gwahaniaeth uwch hwn hefyd yn rhoi mwy o straen ar ddeunyddiau'r gwresogydd, sy'n gwneud i'r wain a'r elfen wresogi fewnol wisgo'n gyflymach. Os yw'r gwresogydd yn is na 5 W/cm² (gyda gwain150gwahaniaeth aer o lai na 100 gradd ), mae'n rhedeg yn oerach a gall bara 20% i 30% yn hirach. Fodd bynnag, efallai y bydd angen arwynebedd mwy wedi'i gynhesu arno i gyrraedd y cyfanswm watedd gofynnol, sy'n golygu y bydd y gwresogyddion yn fwy, bydd y deunyddiau'n costio mwy, ac efallai na fydd digon o le mewn systemau cryno. Mae'r risg o orboethi yn codi'n sylweddol uwch na 7 W/cm². Hyd yn oed gyda llif aer cymedrol, gall tymheredd gwain fynd dros 450 gradd, a all achosi gwain dur di-staen i ocsideiddio'n gyflym, inswleiddio mewnol i dorri i lawr, ac yn y pen draw, y gwresogydd i losgi allan. Gall hyn ddigwydd mewn wythnosau o ddefnydd parhaus, nid blynyddoedd.


Mae'n hawdd cyfrifo: rhannwch watedd y gwresogydd ag arwynebedd y rhan sy'n cael ei gynhesu. Mae arwynebedd gwresogydd cetris â diamedr o 10mm a hyd wedi'i gynhesu 200mm tua 62.8 cm² (wedi'i gyfrifo fel π × diamedr × hyd). Mae'r dwysedd pŵer tua 6.4 W / cm² ar 400 wat, sy'n iawn ar gyfer trosglwyddo gwres da a bywyd hir. Ar 600 wat, mae'n mynd hyd at 9.6 W / cm², sy'n beryglus ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau aer. Hyd yn oed gyda llif aer digonol, gallai tymheredd y wain fynd dros 500 gradd, a fyddai'n achosi iddo fethu yn rhy fuan. Y cyfrifiad syml hwn yw'r sail ar gyfer dewis gwresogydd, ond mae angen ei wneud mewn bywyd go iawn i osgoi camgymeriadau. Er enghraifft, wrth gyfrifo'r arwynebedd, ni ddylech gynnwys rhannau o'r gwresogydd heb eu gwresogi, fel gwifrau plwm neu fracedi mowntio. Gall hyn arwain at oramcangyfrif dwysedd pŵer a dewis gwresogydd sy'n rhy fach.

Ond nid dwysedd pŵer yw'r unig beth i feddwl amdano. Mae cyflymder yr aer yn bwysig iawn gan ei fod yn effeithio'n uniongyrchol ar ba mor dda y gall gwain y gwresogydd dynnu gwres. Gall gwresogydd cetris reoli dwyseddau pŵer hyd at 8 W/cm² yn ddiogel mewn llif aer sy'n symud ar 10 m/s oherwydd bod yr aer sy'n symud yn gyflym yn tynnu gwres i ffwrdd yn gyson, gan gadw tymheredd y wain dan reolaeth. Gall gwresogydd mewn aer llonydd (0.5 m/s neu lai) gael trafferth hyd yn oed ar 4 W/cm², serch hynny, oherwydd bod aer llonydd yn gweithredu fel ynysydd, gan ddal gwres a chodi tymheredd y wain i lefelau peryglus. Mae'r esgyll ar wresogyddion cetris finiog yn eu gwneud yn arbennig o dda am wresogi aer oherwydd eu bod yn cynyddu'r arwynebedd arwyneb effeithiol rhwng tair a phum gwaith. Mae hyn yn lleihau'r dwysedd pŵer heb gynyddu cyfanswm y watedd. Er enghraifft, byddai gan wresogydd 400-wat ag esgyll sy'n dyblu ei arwynebedd, ddwysedd pŵer o 3.2 W/cm², ond byddai ei gapasiti trosglwyddo gwres yr un fath â chynhwysedd gwresogydd heb esgyll ar 6.4 W/cm². Mae hyn yn golygu y byddai'n straen isel ac effeithlonrwydd uchel ar yr un pryd.

Mae'r cynnydd tymheredd gofynnol yn beth arall i feddwl amdano. Bydd y gwresogydd cetris yn mynd yn llawer poethach os bydd angen i'r aer fynd o 20 gradd i 200 gradd (cynnydd o 180 gradd) nag os mai dim ond i 100 gradd y mae angen iddo deithio (cynnydd o 80 gradd). Rhaid i'r tymheredd gwain aros o fewn terfynau'r deunydd, nid yn unig y gwahaniaeth. Ar gyfer gwainiau dur gwrthstaen nodweddiadol (304 neu 316), mae eu rhedeg yn barhaus ar dymheredd uwch na 400 gradd i 450 gradd yn cyflymu ocsidiad, sy'n teneuo'r wain dros amser ac yn cynyddu'r risg o gylchedau byr. Pan fydd tymheredd yr aer yn dringo'n uwch na 250 gradd, mae angen aloion fel Incoloy 800 neu 840 oherwydd gallant drin tymereddau gwain hyd at 600 gradd heb dorri i lawr gormod. Fodd bynnag, hyd yn oed gyda'r aloion hyn, mae'n dal yn bwysig aros o fewn 5-7 W / cm² i osgoi gormod o straen thermol.

Mae data maes o gannoedd o osodiadau gwresogi aer, o ffyrnau labordy bach i ffwrneisi diwydiannol enfawr, yn dangos bod aros o fewn yr ystod 5 i 7 W/cm² yn rhoi'r cydbwysedd gorau posibl o berfformiad a bywyd. Mae'n rhyddhau digon o wres ar gyfer y rhan fwyaf o brosesau, fel sychu, halltu a gwresogi mannau, tra'n cadw tymereddau gwain yn ddiogel ar gyfer y rhan fwyaf o ddeunyddiau. Mae'n gadael i chi ddefnyddio meintiau gwresogyddion synhwyrol heb fod angen gormod o arwynebedd, sy'n cadw costau i lawr. Mae hefyd yn rhoi byffer diogelwch i chi ar gyfer newidiadau mewn llif aer (fel pan fydd gwaith dwythell wedi'i rwystro am gyfnod byr) a foltedd (sy'n digwydd llawer mewn ffatrïoedd), a all godi dwysedd pŵer dros dro 10% i 15%.

Mewn gwirionedd, nid oes unrhyw ddau gais yr un peth. Mewn llinell sychu paent cyflymder uchel, lle mae aer yn symud ar 8–12 m/s a gwres yn cael ei golli'n gyflym, gall gwresogydd cetris wthio tuag at ben uchaf yr ystod (6–7 W/cm²) i wneud y mwyaf o waith. Dylai un mewn popty anelio statig, lle nad yw'r aer yn symud llawer a'r gwresogydd yn rhedeg am oriau ar y tro, aros ar y pen isaf (5–6 W/cm²) i wneud yn siŵr ei fod yn para mor hir â phosibl. I gael y tymheredd gwain cywir, mae angen i chi fod yn onest am y dwysedd pŵer, defnyddio anemomedrau i gael y llif aer yn iawn, a dewis deunyddiau a fydd yn gweithio. Mae cyngor proffesiynol yn sicrhau bod y gwresogydd cetris wedi'i osod ar gyfer yr union amodau, felly mae'n gweithio'n ddibynadwy flwyddyn ar ôl blwyddyn. Os na fyddwch yn dilyn y rheol bwysig hon, efallai y bydd yn rhaid i chi dalu am amser segur ac amnewidiadau.