Ohrievacie teleso vody: typy, hustota wattov a sprievodca výberom pre kupujúcich

50-galónový komerčný ohrievač vody, ktorý každé ráno o 6:00 vypne istič, má zvyčajne jedného vinníka: vyhorený teleso na ohrev vody . Po 30 rokoch výroby ponorných ohrievačov v spoločnosti Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. v Jiangsu v Číne naši inžinieri sledovali, ako sa v hoteloch, práčovniach a závodoch na spracovanie potravín opakujú rovnaké štyri zlyhania. Žiadna z nich nebola náhodná. O každom z nich sa rozhodlo týždne skôr na základe špecifikácie, ktorá ignorovala chémiu vody, hustotu wattov alebo podmienky inštalácie.

Táto príručka poskytuje technikom obstarávania a tímom údržby rovnaký rámec, aký používame v továrni: ako sú konštruované prvky na ohrev vody, prečo zlyhávajú, ktoré hodnotenia skutočne riadia životnosť a čo musí dodávateľ overiť pred odoslaním objednávky.

Čo je ohrievač vody a prečo prestáva fungovať

Prvok na ohrev vody je odporová cievka uzavretá v kovovom plášti a naplnená zhutneným oxidom horečnatým, ktorý premieňa elektrickú energiu na teplo prostredníctvom ohrevu Joule a prenáša toto teplo do okolitej vody vedením.

Konštrukcia sa riadi štandardnou postupnosťou prakticky u všetkých výrobcov: niklovo-chrómový drôt 80/20 je navinutý na keramickom alebo sľudovom nosiči, vložený do medenej, nehrdzavejúcej ocele alebo trubice Incoloy, naplnený práškom oxidu horečnatého a zhutnený, aby sa cievke poskytla mechanická fixácia a elektrická izolácia. Na 220 V obvode odoberá 3 000 W prvok 13,6 A. Teplota plášťa musí zostať v najteplejšom bode normálnej prevádzky približne pod 350 °C, čo je miesto, kde sa diskutuje o hustote wattov.

Štyri bežné príčiny zlyhania vykurovacieho telesa vody sú:

1. Suché vypaľovanie: zapnutie prvku bez vody nad ním. Teplota plášťa sa vyšplhá zo 100 °C na viac ako 400 °C za menej ako minútu, pričom dôjde k prasknutiu oxidu horečnatého a skratu cievky.
2. Hromadenie vodného kameňa: usadeniny uhličitanu vápenatého izolujú plášť, vnútorná teplota stúpa a niklovo-chrómový drôt predčasne oxiduje.
3. Korózia: chloridová jamka alebo galvanické pôsobenie otvorí dierku v plášti, do nej vnikne voda a izolačný odpor sa zrúti.
4. Uvoľnené svorky: vysoký odpor na spoji zahrieva kolík, oxiduje kolík a prípadne oblúky vo vnútri krytu svorkovnice.

Mierka je zo všetkých štyroch najpredvídateľnejšia. Pri tvrdosti vápnika 300 ppm prvok s vysokou hustotou zvyčajne vytvorí viditeľnú kôru v priebehu štyroch až šiestich mesiacov. Zníženie wattovej hustoty pod 8 W/cm2 pri rovnakej tvrdosti udrží plášť dostatočne čistý na bežné intervaly údržby.

Vysoká hustota wattu verzus nízka hustota wattu: kompromis, ktorý určuje životnosť prvku

Hustota wattu, definovaná ako príkon prvku vydelený jeho aktívnou plochou povrchu plášťa vo W/cm2, je najdôležitejšou špecifikáciou v údajovom liste telesa na ohrev vody, pretože určuje teplotu plášťa a tým aj rýchlosť tvorby vodného kameňa.

Zoberme si prvok s výkonom 3 000 W so 400 cm2 aktívnej plochy plášťa: to je 7,5 W/cm2, dizajn s nízkou hustotou. Komprimujte rovnakých 3 000 W do 200 cm2 a získate 15 W/cm2, dizajn s vysokou hustotou. Prvok s vysokou hustotou privedie nádrž na teplotu o niekoľko minút rýchlejšie, ale jej plášť je oveľa teplejší. Vodný kameň, ktorý sa dotýka teplejšieho povrchu, sa zapečie do tvrdej, cementovanej kôrky; na chladnejšom povrchu zostáva mäkký a pri normálnej expanzii a kontrakcii sa zbavuje.

Skrutkové vs prírubové prvky ohrevu vody: Ktorý štýl montáže sa hodí pre vašu nádrž

Skrutkovacie prvky udržujú malé a stredne veľké nádrže v chode cez štandardný závitový otvor, zatiaľ čo prírubové prvky prenášajú vysoký výkon do komerčných a priemyselných nádob prostredníctvom skrutkovanej dosky.

Skrutkovacie prvky na ohrev vody, tiež nazývané závitové alebo skrutkovacie prvky, používajú vonkajší závit NPT alebo BSP, bežne 1 palec v ohrievačoch vody pre domácnosť a 1,25 alebo 2 palce na väčších exportných nádržiach. Prvok má tvar U, vkladá sa cez závitový otvor v stene nádrže a kvalifikovaný inštalatér ho dokáže vymeniť za približne 40 minút. Hodnoty výkonu sa zvyčajne pohybujú od 1 500 W do 6 000 W. Xinghua Yading ich v súčasnosti vyrába vo verziách z medi, nehrdzavejúcej ocele a Incoloy, aby zodpovedali chemickému zloženiu vody na cieľovom trhu.

Závitové skrutkovacie teleso na ohrev vody pre nádrže Tento prvok so závitom alebo skrutkou je vhodný pre domáce a exportné ohrievače vody, kde je dôležitá rýchla výmena. Je k dispozícii v medi, nehrdzavejúcej oceli alebo Incoloy, zodpovedá predchádzajúcemu radu 1 500 – 6 000 W a pomáha splniť limity hustoty wattov pred prechodom na možnosti príruby. Zobraziť produkt →

Prvky príruby sú priskrutkované na protiľahlú prírubu privarenú k stene nádrže. 3-palcová až 8-palcová príruba nesie niekoľko vlásenkových trubíc na jednej doske, ktorá rozptyľuje 6 000 W až viac ako 60 000 W na oveľa väčšiu plochu plášťa. Prírubové ohrievače sú štandardom pre kotly, procesné nádrže a veľké skladovacie nádoby, kde jediný skrutkovací prvok nedokáže dodať požadovaný výkon bez prekročenia limitu hustoty wattov.

Prírubový ponorný ohrievač pre veľké nádoby Po diskusii o skrutkovaní tento prírubový ohrievač zvládne 6 000 W až viac ako 60 000 W cez viacero vlásenkových trubíc. Jeho 3- až 8-palcová montážna doska sa hodí pre kotly a procesné nádrže, zatiaľ čo výber materiálu plášťa priamo ovplyvňuje odolnosť proti korózii a hustotu wattov. Zobraziť produkt →

Materiály plášťa: meď, nehrdzavejúca oceľ alebo incoloy

Materiál plášťa určuje odolnosť telesa proti korózii, maximálnu bezpečnú hustotu wattov a cenu, takže výber sa musí riadiť chemizmom vody a nie katalógovou cenou.

Meď vedie teplo pri približne 401 W/mK, čo je zhruba 25-krát lepšie ako nehrdzavejúca oceľ, takže medený plášť zostáva chladnejší pri rovnakom zaťažení vo wattoch a môže niesť vyššiu hustotu vo wattoch bez tvorby vodného kameňa. Meď zlyhá, keď je voda agresívna: pod pH 6,5 koroduje a vysoká rýchlosť prúdenia eroduje mäkký kov.

Nerezová oceľ 304 je všestranná. Odoláva väčšine pitnej vody, pokrýva rozsah pH približne 6,5 až 9,5 a znáša chloridy až do približne 200 ppm. Jeho tepelná vodivosť približne 16 W/mK je oveľa nižšia ako tepelná vodivosť medi, takže bezpečná hustota vo wattoch klesá na rozsah 8-12 W/cm2.

Stainless 316 pridáva molybdén pre lepšiu odolnosť voči chloridom a hodí sa do zásob ošetrených chloramínom alebo čerpaných z pobrežných podzemných vôd s 500 ppm chloridu. Incoloy 825 kombinuje vysoký obsah niklu, chrómu, molybdénu a medi, čím poskytuje najlepšiu kombináciu odolnosti voči vodnému kameňu a odolnosti proti korózii, a je štandardnou voľbou pre komerčné ohrievače vody v oblastiach s tvrdou vodou, kde tvrdosť presahuje 300-400 ppm.

• Pre tvrdú vodu nad 200 ppm uprednostnite Incoloy 825.
• Hustotu wattov udržujte medzi 8 a 10 W/cm2 bez ohľadu na materiál plášťa.
• Ak má nádrž dva odbery, namiesto jednej jednotky s vysokou hustotou nainštalujte dva prvky s nízkou hustotou.
• Opýtajte sa továrne na maximálnu hodnotu teploty plášťa prvku pri zamýšľanej hustote wattov.

Výrobné kontroly kvality, ktoré zabraňujú predčasnému zlyhaniu

Prvok na ohrev vody opúšťa spoľahlivú továreň až po absolvovaní testov odporu, dielektrika, izolácie a uzemnenia, pretože poruchy, na ktorých záleží v tejto oblasti, sú skôr elektrické, než mechanické.

Limity vyhovenia používané v testovacom laboratóriu Xinghua Yading odzrkadľujú bežnú priemyselnú prax: odpor cievky do 5 percent menovitej hodnoty, dielektrická odolnosť 1 500 VAC po dobu 60 sekúnd bez poruchy, izolačný odpor nad 100 megaohmov meraný pri 500 V jednosmerného prúdu a kontinuita uzemnenia pod 0,1 ohmu pre odkryté kovové časti. Výrobný prvok, ktorý neprejde ktorýmkoľvek z týchto testov, je vyradený, nie prepracovaný.

Obstarávatelia by si mali od nového dodávateľa vyžiadať tri dokumenty: namerané hodnoty odporu zo skutočnej šarže, protokol o dielektrickom teste a fotografiu odrezanej vzorky, ktorá ukazuje zhutnenie MgO. Továreň, ktorá dodáva všetky tri bez odporu, má funkčný systém kvality. Továreň, ktorá to nedokáže, bude mať problémy s poskytovaním konzistentného výkonu vykurovacieho telesa vody.

Plne ponorená služba vyžaduje utesnenú koncovú hlavu. Na našej rade prírubových ohrievačov tvarovaná vodotesná svorkovnica udržuje kondenzáciu mimo živých svoriek.

Plne ponorený vodotesný prírubový ohrievač Tento ohrievač s utesnenou prírubou pridáva vodotesnosť IP68 pre použitie vo vlhku alebo úplne ponorenej kvapaline. Jeho lisovaná svorkovnica zabraňuje kondenzácii na živých častiach, vďaka čomu je spoľahlivou voľbou pri špecifikácii konfigurácie pre drsné prostredie popri rozmeroch a napätí vašej nádrže. Zobraziť produkt →

Keď ste pripravení špecifikovať, pošlite rozmery nádrže, analýzu tvrdosti vody, napätie a požadovaný čas zotavenia. Kontaktujte náš inžiniersky tím s týmito podrobnosťami a potvrdíme konfiguráciu skrutkovania alebo príruby, materiál plášťa, hustotu wattov a výkon zahrievania, ktorý môžete očakávať.

Časté otázky na ohrev vody

Ako zistím, či je vykurovacie teleso vyhorené?

Odmerajte odpor na dvoch svorkách pomocou multimetra. 3 000 W prvok dimenzovaný na 220 V má v zdravom stave asi 16 ohmov. Prerušený obvod znamená, že cievka je prerušená. Potom zmerajte od každej svorky po kovový plášť; akýkoľvek údaj pod niekoľko megaohmov znamená poruchu izolácie a prvok sa musí vymeniť.

Akú hustotu wattov mám zvoliť pre tvrdú vodu?

Keď je celková tvrdosť nad 200 ppm uhličitanu vápenatého, vyberte prvok s nízkou hustotou pod 8-10 W/cm2 s plášťom Incoloy. Meď pri vysokej hustote wattov vytvorí do šiestich mesiacov tvrdú kôru. Ak tvrdosť presahuje 400 ppm, použite prírubový prvok s nadmerne veľkou plochou plášťa alebo zmäkčujte vodu proti prúdu.

Môžem napájať 230 V ohrievač vody na 240 V zdroj?

áno. Prvok s menovitým napätím 230 V na napájacom napätí 240 V odoberá približne o 8,8 percenta viac výkonu. Prvky s nízkou hustotou to ľahko tolerujú. Prvky s vysokou hustotou, ktoré už bežia blízko limitu wattovej hustoty, môžu mať výrazne kratšiu životnosť. Ak je napájanie pevne dané na 240 V, objednajte prvky dimenzované na 240 V.

Ako dlho by malo vydržať teleso na ohrev vody?

So správnym napätím, nízkou hustotou wattov a kompatibilným chemickým zložením vody skrutkovací prvok v rezidenčných službách zvyčajne vydrží 6 až 10 rokov. Komerčné prírubové prvky s pravidelným odstraňovaním vodného kameňa trvajú 3-5 rokov. Jediný suchý oheň môže zničiť oba typy za menej ako minútu.