المنت های غوطه ور IMMERSION HEATER
المنت غوطه ور ، بر اساس انتقال حرارت المنت به مایع عمل می نمایند و با سرعت بالا، مایع را به دمای مورد نظر می رسانند، المنت های غوطه ور می توانند در کنار مخزن یا بویلر و یا در داخل آنها، نصب شوند. انرژی الکتریکی با استفاده از مقاومت المنت به انرژی گرمایی تبدیل شده و به داخل مایعات درون مخزن منتقل می شود و در سرتاسر مخزن پخش شده و مایع را تا دمای دلخواه یا دمای تعیین شده گرم می کنند.
این مدل المنتها، یکی از مقرون بصرفه ترین روش های گرم نمودن مایعات بوده و با محیط زیست سازگارند. در رآکتورهای هسته ای، از المنت های غوطه ور جهت گرمای آب در دمای تعیین شده استفاده می شود تا در دمای مورد نظر، بخار تولید شود.
انواع المنت غوطه ور
از نظر نوع کاربرد دو نوع المنت غوطه ور وجود دارد:
- المنت با گرمای مستقیم در مایعات
- المنت با گرمای غیر مستقیم در مایعات
المنت های غوطه ور غیر مستقیم، از تابش یا همرفت جهت انتقال گرما استفاده می کنند در حالیکه المنت های گرمای مستقیم، در داخل مایعات قرار می گیرند و در نتیجه گرمای ایجاد شده را مستقیما به داخل مایعات منتقل کرده و آنها را گرم می کنند.
روش عملکرد
المنتهای غوطه ور مقاومت هایی هستند که در برابر عبور جریان الکتریکی مقاومت می کنند و معمولا در داخل یک غلاف و پوشش قرار داده می شوند، زمانی که عنصر مقاومتی المنت، گرم می شود، گرما را به غلاف خود انتقال می دهد، غلاف نیز گرمای بدست آمده را به مایع منتقل می نماید. میزان اثربخشی رابطه مستقیمی با جنس غلاف دارد.
المنت های غوطه ور از نوع گرمای مستقیم، در داخل مایع قرار می گیرند و غلاف آنها بطور مستقیم با مایعات در تماس هستند و پس از اتصال به انرژی الکتریکی، آنرا به گرما تبدیل کرده و گرمای تولید شده را بطور مستقیم به مایعات منتقل می نمایند، قدرت گرمادهی و سرعت گرم نمودن مایعات در این مدل از المنت ها، بسیار بالاتر است ولی از طرفی خطر خورندگی المنت با توجه به ارتباط مستقیم با مایع درون بویلر یا مخزن و واکنش شیمیایی با مولکولهای مایع وجود دارد و میزان خورندگی به جنس مایع و جنس المنت، بستگی دارد.
المنتهای غوطه ور از نوع گرمای غیر مستقیم، گرمای تولید شده را بصورت غیر مستقیم به مایع منتقل می کنند، در واقع آنها شبیه به یک ماکروفر عمل می کنند، یعنی بدون ارتباط مستقیم با مایع، مخزن مایع و سپس مایع را گرم می کنند ، گرم نمودن مایعات در این روش طولانی تر و از نظر مصرف انرژی، پرمصرف تر هستند ، ولی مزیت آن عمر طولانی تر آنها می باشد.
شرکت کنزا صنعت، نوعی از المنت غوطه ور در آب را با نام “المنت رطوبتی هوشمند” طراحی و تولید نموده است که با استفاده از تکنولوژی خاص، از تشکیل کلیست بر روی المنت جلوگیری کرده و عمر الکترودهای المنت را افزایش می دهد، این مدل المنت با 18 ماه گارانتی تعویض تحت هر شرایط کاری و در هر نوع آب و بدون نیاز به فیلتر آب، ارایه می گردد.
خصوصیات المنت غوطه ور
خصوصیات مختلفی در المنتهای غوطه ور میتواند نوع و کیفیت آنها را مشخص نماید، در ادامه با چند خصوصیت مهم آشنا میشویم:
- جنس غلاف المنت
- چگالی توان
- میزان قدرت الکتریکی بر حست وات
- محفظه المنت
- رنج دمایی
- عنصر گرمایشی
هر یک از این موارد را در ادامه مورد بررسی قرار میدهیم:
- غلاف المنت
مهمترین نکته در مورد غلاف یا پوشش المنت، ماده یا سیالی است که مستقیما با آن در تماس است، زیرا مواد مختلف به مایعات مختلف واکنش های متفاوتی نشان می دهند، جدول زیر یک راهنمای خلاصه را ارایه می دهد:
|
جنس |
حداکثر دما |
ماکزیمم WSI |
کاربرد |
|
مس |
350ºF |
55 |
آب تصفیه شده،محلول های غیرخورنده مس، بویلرها، برج های خنک کننده |
|
استیل |
750ºF |
22 |
روغن،محلولهای تمیزکننده الکلی،آسفالت،موم،نفت،وسایل انتقال حرارت |
|
استنلس استیل |
1200ºF |
30 |
پردازش آب،مایعات خورنده فلز،بیمارستانها |
|
نیکل |
1500ºF |
40 |
گرمایش محیط و هوا،گرمایش تابشی،محلولهای چربی زدایی،مایعات با خورندگی بالا، گازوهوا |
از انواع غلاف ها، یک آلیاژ مقاوم در مقابل خورندگی، بر پایه نیکل می باشد که در مصارف خاص مورد استفاده قرار میگیرد، این آلیاژ در دماهای بالا، استحکام بیشتری دارد و در مدلهای مختلف متناسب با نوع مصرف، تولید می شود.
- چگالی توان
چگالی توان المنت غوطه ور متناسب با چگالی مایع محاسبه می شود، چگالی نامناسب قدرت، می تواند باعث سوزاندن مایع و تولید گرمای بیش از حد در المنت شود، یک عامل کلیدی، توانایی مایع در حذف گرمای المنت است که چگالی توان بر اساس آن قابل محاسبه است.
آب چگالی توان را از المنت به سرعت حذف می کند و می تواند چگالی توان بالاتری داشته باشد، نفت خام و ملاس، گرما را حذف نمی کنند و به چگالی توان کمتری نیاز دارند، در جدول زیر چگالی توان برخی مایعات نشان داده شده است:
|
گل حفاری |
1500-2000 |
|
آب |
1000 |
|
گازوییل |
725 |
|
LPG |
550 |
|
LNG |
460 |
- قدرت و توان الکتریکی المنت
این عامل نشاندهنده قدرت گرمادهی المنت است و بیانگر آن است که المنت قدرت کافی جهت ایجاد گرمای مورد نیاز را دارد یا خیر. سه فاکتور مهم جهت محاسبه توان المنت ، به شرح زیر است:
- حالت استارت(شروع): به بیشترین توان مورد نیاز جهت گرمایش و انتقال گرما اشاره دارد و به نوع المنت نیز بستگی دارد.
- حالت عملیاتی: هنگامیکه المنت از مرحله اول یا همان استارت عبور کرد، توانی جهت ثابت نگاه داشتن دمای مایع در دمای تعیین شده نیاز دارد، این توان جهت ایجاد گرمای دایمی مصرف میشود تا دمای مایع در حد دلخواه و تعیین شده باقی بماند.
- اتلاف گرما: اتلاف انرژی در همه صنایع وجود دارد، در نتیجه اتلاف انرژی المنت نیز در نظر گرفته می شود، جنس بویلر مخزن، شرایط محیطی و آب و هوایی و نوع مایع داخل مخزن، همگی در اتلاف انرژی تاثیر مشتقیم دارند که می تواند در نهایت باعث افزایش یا کاهش مصرف انرژی شود.این سه عامل رابطه مستقیم با جنس مواد، مایع گرم شونده، اختلاف دمای محیط و مدت زمان لازم برای رسیدن به دمای مورد نظر دارد.
- محفظه مخزن یا بویلر
بدنه و محفظه های المنت غوطه ور، معمولا از آلومینیوم ساخته می شوند، البته از پلاستیک های فشرده نیز در ساخت برخی بویلرها استفاده می شود و در حال رواج هستند، پلاستیک فشرده شکل پذیری بهتری دارد و ارزان تر و سبک تر است و از طرفی عایق بسیار خوبی به شمار می رود. آلومینیوم به جهت مقاومت مکانیکی و حرارتی هنوز بیشترین کاربرد را در ساخت بویلرها دارد، از طرفی جهت استفاده در صنایع خاص مانند نیروگاههای اتمی، فلزات و آلیاژهای خاص با چگالی سنگین تر استفاده می شود.
- بازه دمایی
محدوده دما در المنت های غوطه ور بستگی به نوع کاربرد آنها دارد. بعنوان مثال المنت های غوطه ور جهت استفاده در برخی از صنایع تولید شده است که می تواند آب را تا دمای 900 درجه فارنهایت یا 482 درجه سانتیگراد گرم کنند. دو عامل اصلی و تاثیرگذار در میزان گرمای تولید شده، “ولتاژ” و “مقاومت” المنت است.
- عنصر تولید گرما
عنصر یا بخش تولید گرما یا گرمایش المنت های غوطه ور، معمولا از ترکیب نیکل و کروم، فلزات نسوز مانند تنگستن و فولاد ضد زنگ ساخته می شود، در بیشتر آنها منیزیم جهت ایجاد عایق بندی عنصر گرمایش و غلاف استفاده شده است. ترکیب عناصر گرمایش بسته به نوع مایع یا ماده ای که قرار است گرم شود، متفاوت است، بعنوان مثال گرم نمودن آب با گرم نمودن اسید و روغن متفاوت است، بهمین دلیل آلیاژهای مختلفی جهت کاربردهای مختلف در ساخت المنت، استفاده می شود.