Dans la production industrielle et dans la vie civile, les thermoplongeurs sont largement utilisés dans des scénarios de chauffage pour des fluides tels que l'huile, l'eau et les solutions acide-base en raison de leur efficacité thermique élevée et de leur installation pratique. Cependant, il existe des différences significatives dans les exigences de performance des tubes chauffants électriques dans différentes conditions de fonctionnement, et la sélection scientifique est la clé pour garantir l'efficacité du chauffage, la sécurité des équipements et la durée de vie. Ce qui suit fournira une introduction détaillée aux points de sélection des thermoplongeurs à partir de plusieurs dimensions.
1、 Clarifier les caractéristiques du fluide caloporteur
（1）Type de média
Les différences significatives dans les propriétés physiques et chimiques des différents milieux déterminent directement le choix des matériaux des tubes chauffants électriques.
Médias à base d'eau : y compris l'eau du robinet, l'eau pure, les eaux usées, etc. L'eau du robinet ordinaire peut utiliser des tubes de chauffage électrique en acier inoxydable 304, qui ont une bonne résistance à la corrosion et une bonne rentabilité ; S'il s'agit d'eau pure ou dans des scénarios avec des exigences d'hygiène élevées, l'acier inoxydable 316L est un meilleur choix car il présente une plus grande résistance à la corrosion intergranulaire ; Pour les eaux usées contenant une grande quantité d'impuretés ou d'ions corrosifs, un matériau en alliage de titane doit être envisagé, car l'alliage de titane présente une excellente résistance à la corrosion dans les environnements aquatiques difficiles.
Médias pétroliers : tels que l'huile thermique, l'huile lubrifiante, le mazout, etc. La température de chauffage de l'huile thermique est généralement élevée, généralement entre 200 ℃ et 300 ℃, et des matériaux en acier au carbone ou en acier inoxydable 304 peuvent être sélectionnés. L'acier au carbone est moins coûteux, mais peut subir une légère oxydation après une utilisation prolongée à des températures élevées, bien que cela ait peu d'impact sur la qualité de l'huile ; L'acier inoxydable 304 a une meilleure stabilité et durée de vie. Pour les carburants contenant des composants corrosifs comme les sulfures, il est recommandé d'utiliser de l'acier inoxydable 316L.
Milieu de solution acide alcalin : solutions acides telles que l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique, solutions alcalines telles que l'hydroxyde de sodium, etc. Pour les solutions acido-basiques à faible concentration, l'acier inoxydable 316L peut répondre aux besoins de base ; Lorsque la concentration est élevée ou que la corrosivité est forte, les tubes chauffants électriques en alliage de titane ou même recouverts de PTFE sont des choix incontournables. Le revêtement en téflon peut isoler efficacement les milieux acides et alcalins des tuyaux métalliques, mais sa température de fonctionnement est relativement basse, ne dépassant généralement pas 200 ℃.
（2）État moyen
L'état du milieu est divisé en liquide et solide (après fusion), et différents états ont un impact sur la densité de puissance et le mode de démarrage du tube chauffant électrique.
Milieu liquide : Il présente une bonne fluidité et un transfert de chaleur relativement facile. La densité de puissance peut être raisonnablement sélectionnée en fonction des exigences de température de chauffage et de la taille du conteneur. D'une manière générale, la puissance de production de chaleur superficielle de l'eau peut être contrôlée entre 1 et 3 W/cm², tandis que celle du pétrole est de 0,5 à 2 W/cm².
Médias solides (tels que l'asphalte et la paraffine) : Au début du chauffage, ils sont solides et le transfert de chaleur est lent, ce qui peut facilement conduire à une surchauffe locale. Par conséquent, il est nécessaire de choisir une puissance de chauffage de surface inférieure, ne dépassant généralement pas 1 W/cm², et la tension doit d'abord être réduite pendant le démarrage, puis augmentée jusqu'à la tension nominale une fois le fluide complètement fondu pour éviter de brûler le tube de chauffage électrique en raison de l'accumulation de chaleur.
2、 Déterminer les paramètres de fonctionnement
（1） Température de chauffage
La température de chauffage requise est une base importante pour sélectionner le matériau et la puissance du tube chauffant électrique.
Chauffage à basse température (≤ 100 ℃) : comme le chauffage de l'eau domestique, l'isolation de l'huile à température ambiante, etc., la plupart des matériaux conventionnels des tubes de chauffage électrique peuvent répondre aux exigences, comme l'acier inoxydable 304, l'acier au carbone, etc.
Chauffage à température moyenne (100 ℃ -300 ℃) : à des fins de chauffage telles que l'huile thermique et l'eau chaude industrielle, l'acier inoxydable 304 et l'acier inoxydable 316L sont des matériaux couramment utilisés, et certains aciers au carbone à haute température peuvent également être utilisés, mais il convient de prêter attention à leur résistance à l'oxydation.
Chauffage à haute température (≥ 300 ℃) : par exemple, le chauffage à haute température du sel fondu, les matériaux en alliage résistant aux hautes températures tels que l'Incoloy 800, l'Incoloy 840, etc. doivent être sélectionnés. Ces alliages peuvent toujours conserver de bonnes propriétés mécaniques et une bonne résistance à la corrosion dans des environnements à haute température.
（2） Pression de travail
La pression de service à l'intérieur du conteneur affecte la conception structurelle et l'épaisseur du matériau du tube chauffant électrique.
Condition de basse pression (≤ 0,6 MPa) : les tubes de chauffage électrique à bride générale ou à connexion filetée peuvent répondre aux exigences, et l'épaisseur du matériau n'a pas besoin d'être spécialement épaissie.
Conditions de moyenne et haute pression (0,6 MPa-10 MPa) : il est nécessaire de choisir des tubes de chauffage électrique fabriqués à partir de matériaux épaissis, et la méthode de connexion doit utiliser des brides haute pression ou des connexions soudées plus fiables pour garantir qu'aucune fuite ne se produit dans les environnements à haute pression.
Conditions de travail à très haute pression (≥ 10MPa) : les tubes de chauffage électrique haute tension spécialisés doivent être personnalisés, avec des exigences strictes en matière de matériau de tube, de structure d'étanchéité, etc. Habituellement, un acier allié spécial est utilisé et traité selon des techniques de traitement spéciales.
（3）Conditions environnementales
L'environnement de travail des tubes chauffants électriques ne peut être ignoré, comprenant principalement l'humidité, les gaz explosifs, etc.
Environnement humide : comme les salles de bains, les piscines d'eau souterraines, etc., il est nécessaire de choisir des tubes de chauffage électrique ayant de bonnes performances d'étanchéité. Les bornes de câblage doivent être conçues avec un joint étanche et le niveau de protection doit atteindre au moins IP65 pour éviter les fuites causées par l'humidité.
Environnement explosif : les thermoplongeurs antidéflagrants doivent être utilisés dans des endroits où existent des gaz ou des poussières explosifs, tels que les ateliers de produits chimiques et les stations-service. Les bornes de câblage des tubes chauffants électriques antidéflagrants adoptent des structures antidéflagrantes conformes aux normes antidéflagrantes correspondantes, telles que Ex d Ⅱ BT4, Ex d Ⅱ CT4, etc., pour garantir un fonctionnement sûr dans des environnements dangereux.
3、 Choisir la structure et la méthode d'installation appropriées
（1） Structure extérieure
Les thermoplongeurs ont diverses structures externes pour s’adapter aux différentes formes de conteneurs et espaces d’installation.
Tube de chauffage électrique de type droit : divisé en types droits à tête unique et à double tête, avec une structure simple et une installation facile, adapté aux scénarios avec des formes de conteneurs régulières et un espace suffisant, tels que les réservoirs d'eau cylindriques, les réservoirs d'huile, etc.
Tubes de chauffage électrique en forme de U et en forme de M : peuvent augmenter la surface de chauffage dans un espace limité, améliorer l'efficacité du chauffage, adaptés aux réservoirs d'eau carrés, aux petits réservoirs d'huile et autres conteneurs, et peuvent personnaliser l'angle de courbure approprié en fonction des dimensions de longueur et de largeur du conteneur.
Tube de chauffage électrique de forme spéciale : personnalisé en fonction de la forme de conteneurs spéciaux, tels que la forme ondulée, circulaire, etc., il peut s'adapter au maximum à la paroi intérieure du conteneur, obtenir un chauffage uniforme et est couramment utilisé dans certains équipements industriels non standard.
（2） Méthode d'installation
Différentes méthodes d'installation conviennent à différents types de conteneurs et exigences d'utilisation.
Connexion à bride : Il s’agit de la méthode d’installation la plus courante et convient aux conteneurs fermés. La connexion à bride a une bonne étanchéité, une installation ferme et est facile à démonter et à entretenir. Cette méthode d'installation est couramment utilisée pour les tubes chauffants électriques de la série SRY. Lors de la sélection des brides, les spécifications et les normes des brides doivent être déterminées en fonction de la pression de service et de la taille de l'interface du conteneur, telles que les normes nationales, les normes américaines, etc.
Raccord fileté : facile à installer, peu coûteux, adapté aux réservoirs basse pression et aux petits conteneurs. Il convient de prêter attention à l'étanchéité lors de l'installation de tubes chauffants électriques filetés, et du ruban adhésif brut ou du mastic peut être utilisé pour éviter les fuites.
Installation à immersion latérale : Pour les situations où il n'est pas possible d'ouvrir des trous au fond ou sur le côté du conteneur, l'installation à immersion latérale est le choix idéal. Le tube chauffant électrique est inséré par le haut du récipient et la partie chauffante est immergée dans le milieu sans endommager la structure du récipient. Il convient aux piscines d'eau construites, aux réservoirs d'eau, etc.
4、 Calculer la demande de puissance
（1） Formule de calcul de la puissance de base
Selon la loi de conservation de la chaleur, la puissance d'un tube chauffant électrique peut être calculée à l'aide de la formule suivante : [P=\ frac {C \ times M \ times \ Delta T} {3600 \ times \ eta}], où :
(P) est la puissance du tube chauffant électrique (kW) ;
(C) est la capacité thermique spécifique du milieu (kJ/(kg ·℃)), par exemple, la capacité thermique spécifique de l'eau est de 4,2 kJ/(kg ·℃) et la capacité thermique spécifique de l'huile est d'environ 2,0 kJ/(kg ·℃) ;
(M) est la masse du milieu (kg) ;
(\ Delta T) est l'augmentation de température requise (℃) ;
(\ eta) est l'efficacité thermique, et l'efficacité thermique des thermoplongeurs est généralement comprise entre 0,9 et 0,95 ;
3 600 est le coefficient de conversion puissance-chaleur (1 kW · h = 3 600 kJ).
Par exemple, pour chauffer 1 000 kg d'eau de 20 ℃ à 80 ℃ avec un rendement thermique de 0,9, le calcul de la puissance est : [P=\ frac {4,2 \ times 1000 \ times (80-20)} {3600 \ times 0,9} \ approximatif 77,8 \ text {kW}]
（2） Tenir compte des facteurs de dissipation thermique
Dans les conditions de travail réelles, le conteneur dissipera la chaleur dans l'environnement, il est donc nécessaire d'augmenter la marge de manière appropriée lors du calcul de la puissance, généralement de 10 à 20 %. Si le conteneur n'a pas de couche isolante et que la perte de chaleur est importante, l'excédent doit être pris comme limite supérieure ; Si de bonnes mesures d'isolation sont prises, la marge peut être réduite de manière appropriée.
（3） Distribution d'énergie de plusieurs tubes de chauffage électrique
Lorsque la puissance requise est élevée, plusieurs tubes chauffants électriques sont généralement utilisés en parallèle. La distribution de puissance doit être uniforme pour éviter de surcharger les tubes de chauffage électriques individuels. Dans le même temps, la disposition du tube de chauffage électrique doit être prise en compte pour garantir la formation d'un champ de température uniforme à l'intérieur du conteneur, évitant ainsi une surchauffe locale ou des coins morts de chauffage.
5、 Mettre l'accent sur la sécurité et la fiabilité
（1） Sécurité électrique
Résistance d'isolation : La résistance d'isolation du tube chauffant électrique ne doit pas être inférieure à 100 M Ω. Avant utilisation, un mégohmmètre doit être utilisé pour tester afin de garantir de bonnes performances d'isolation et d'éviter les accidents de fuite.
Protection de mise à la terre : la coque du tube chauffant électrique doit être efficacement mise à la terre et la résistance de mise à la terre doit répondre aux exigences des normes pertinentes, ne dépassant généralement pas 4 Ω. En cas de fuite, le courant peut être rapidement introduit dans le sol pour garantir la sécurité des personnes et des équipements.
Protection contre la surchauffe : Pour les systèmes de chauffage importants, des dispositifs de protection contre la surchauffe tels que des capteurs de température et des thermostats doivent être équipés. Lorsque la température moyenne dépasse la valeur définie ou que le tube de chauffage électrique subit une combustion à sec, l'alimentation peut être automatiquement coupée pour protéger le tube de chauffage électrique et l'équipement.
（2） Qualité des matériaux
Choisissez des tubes de chauffage électrique produits par des fabricants légitimes pour vous assurer que le matériau répond aux exigences standard. Les tubes de chauffage électrique de haute qualité sont strictement sélectionnés en termes de sélection de matériaux. Par exemple, un alliage nickel-chrome résistant aux hautes températures est utilisé pour les fils chauffants, une poudre d'oxyde de magnésium de haute pureté et thermiquement conductrice est sélectionnée et la surface du corps du tube métallique est lisse, sans fissures ni défauts.
（3） Marque et service après-vente
Choisissez des produits provenant de fabricants jouissant d’une bonne réputation sur le marché et d’une grande notoriété de la marque, qui disposent généralement d’un système complet de gestion de la qualité et d’un réseau de service après-vente. En cas de problèmes lors de l'utilisation, des services d'assistance technique et de maintenance en temps opportun peuvent être obtenus pour assurer le fonctionnement normal de l'équipement.
6、 Référencer des cas réels et des suggestions du fabricant
（1） Analyse de cas réels
Se référer à des cas de sélection réussis dans le même secteur et dans les mêmes conditions de travail peut fournir des références intuitives pour la sélection. Par exemple, une certaine entreprise chimique utilisait initialement des tubes chauffants électriques en acier inoxydable 316L pour chauffer des solutions d'acide sulfurique à une concentration de 30 %. Après 3 mois d'utilisation, de la corrosion et des fuites se sont produites, puis nous les avons remplacés par des tubes chauffants électriques en alliage de titane, prolongeant leur durée de vie à plus de 2 ans. En analysant de tels cas, il est possible d'éviter des erreurs répétées et d'améliorer la précision de la sélection.
（2） Consulter le personnel technique du fabricant
Les fabricants professionnels de tubes chauffants électriques possèdent une riche expérience et des connaissances techniques et peuvent fournir des suggestions de sélection précises basées sur les paramètres de fonctionnement détaillés fournis par les utilisateurs. Au cours du processus de sélection, il est nécessaire de communiquer pleinement avec le personnel technique du fabricant et de fournir des informations détaillées sur le fluide caloporteur, les conditions de fonctionnement, les exigences d'utilisation, etc., afin que le fabricant puisse fournir la solution produit la plus adaptée.
En bref, la sélection des thermoplongeurs est un projet systématique qui nécessite une prise en compte approfondie de plusieurs facteurs tels que le fluide caloporteur, les paramètres de fonctionnement, l'installation structurelle, le calcul de la puissance, la sécurité et la fiabilité. Ce n'est que grâce à une sélection scientifique et rationnelle que les tubes chauffants électriques peuvent garantir des performances optimales pendant l'utilisation, fournissant des services de chauffage stables et efficaces pour la production et la vie quotidienne.