Керамические нагреватели – вчерашний день промышленного нагрева

Для низкотемпературного технологического нагрева деталей и узлов производственного оборудования: термопластавтоматов, экструдеров и т.п. до температуры 320 град. С (очень редко до 400 град. С) в промышленности сегодня широко применяются слюдопластовые и керамические нагреватели.

При всей кажущейся простоте и надежности конструкции, мало отличающейся от ушедшей в небытие электроплитки со спиралями в фарфоровых бусах, керамические нагреватели значительно уступают современным нагревателям семейства TermoRang 8,5 с изоляторами из слюды по безопасности, энергопотреблению, ресурсу работы, материалоемкости, трудоемкости и цене, что делает их неконкурентоспособными. А если учесть, что такие известные мировые поставщики керамических изоляторов как фирма Rauschert и др. отвечают только за качество материала и не несут никакой ответственности за конструкцию и электрические параметры изоляторов, в большинстве случаев не соответствующих требованиям безопасности, то использование керамических нагревателей вообще становится опасным.

Чтобы не быть голословным приведем некоторые недостатки, выявленные при эксплуатации керамических нагревателей:

1. Низкая надежность работы.
   Бывают пробои изоляции на корпус и на нагреваемый объект, из-за несоответствия конструкции и параметров изолятора условиям эксплуатации;

2. Малый срок службы нагревателя, т.к передача тепла от спирали к нагреваемому изделию осуществляется излучением. Это предполагает высокую температуру спирали. Согласно исследованиям ВНИИЭТО ресурс работы спирали в таких условиях в воздушной атмосфере в среднем не превышает 800 часов, в то же время установленный ресурс работы нагревателей семейства TermoRang 8,5 составляет 8640 часов (при испытаниях наименьшая наработка составила 18519 ч);

3. Низкая степень защищенности от воздействия окружающей среды, определяемая, наличием щелей и зазоров между изоляторами нагревателя, а также необходимостью охлаждения выводов;

4. Хрупкость конструкции.
   Бывают случаи сколов и разрушений изоляторов при транспортировании, хранении, монтаже и эксплуатации вследствие хрупкости керамики;

5. Малая площадь теплового контакта кольцевого (полукольцевого, дугообразного) нагревателя и цилиндрического нагреваемого изделия ввиду плохого сопряжения плоской поверхности керамических изоляторов с цилиндром. При этом передача теплового потока к объекту осуществляется преимущественно через воздушные зазоры посредством излучения. Это приводит к уменьшению теплового КПД нагревателя, еще большему перегреву спиралей и еще большему уменьшению срока их службы;

6. Величины воздушных зазоров и путей утечки между соседними спиралями, спиралями и кожухом, спиралями и нагреваемым объектом, вследствие несоответствия в большинстве случаев конструкции изолятора требованиям безопасности, меньше рассчитанных на условия эксплуатации нагревателей;

7. Увеличенная масса и тепловая инерция нагревателей с керамическими изоляторами по сравнению с такими же нагревателями семейства TermoRang 8,5. Так, например, масса нагревателей Ф95 мм, шириной 90 мм, мощностью 2000 Вт при напряжении переменного тока 220 В с изоляторами из керамики и семейства TermoRang 8,5 составила соответственно 0,93 и 0,2 кг (отличие в 4,65 раза);

8. Увеличенное потребление электроэнергии. Энергопотребление нагревателей Ф95 мм, шириной 90 мм, мощностью 2000 Вт при напряжении переменного тока 220 В с изоляторами из керамики при нагреве цилиндра из стали 40Х Ф95х230 мм (масса 12,7 кг) до температуры 220 град.С и 320 град. С оказалось больше чем у таких же нагревателей семейства TermoRang 8,5 соответственно в 1,4 и 1,27 раза;

9. Увеличенная тепловая инерция нагревателя. Разброс температур при двухпозиционном законе регулирования температуры на уровне 220 град. С составил 13 и 9 град. С, а на уровне 320 град. С - 11 и 9 град. С соответственно для керамических нагревателей и нагревателей семейства TermoRang 8,5.

Приведенные выше цифры указывают, что сегодня керамические нагреватели перешли в фазу морально устаревших и должны уступить свое место слюдопластовым нагревателям с большой плотностью теплового потока, превосходящим их по техническим и экономическим показателям.