COMMENT CONCEVOIR UN TRANSFERT DE CHALEUR EFFICACE

Les réchauffeurs et thermoplongeurs électriques industriels sont utiles pour fournir de la chaleur quand vous en avez besoin et contrôler la température à un taux constant que vous avez déterminé. Cependant, une mauvaise conception due à un mauvais placement des capteurs ou du système de chauffage lui-même ne produira pas les résultats escomptés et peut même entraîner une défaillance thermique. 

En comprenant le fonctionnement du transfert de chaleur, vous pouvez augmenter les chances de réussite de tout projet et atteindre vos objectifs en matière de conception d’un appareil de chauffage industriel. La chaleur est finalement de l’énergie et suit les lois thermodynamiques de la physique.

Lors de la conception d’un appareil de chauffage, cinq règles essentielles de transfert thermique peuvent être appliquées à la conception pour minimiser les pertes d’énergie, augmenter l’efficacité et offrir de meilleurs résultats.

# 1 fournir un trajet thermique direct

Les trajets thermiques irradient de sa source sur un trajet direct. Tout obstacle placé sur le chemin diffuse cette énergie et peut la bloquer presque entièrement. Lors de la conception d’un chauffage électrique, vous devez prendre en compte tous les types de perte de chaleur, des trous et des fentes aux surfaces dépourvues de matériau conforme. Toutes ces zones peuvent empêcher la chaleur de se déplacer où vous le souhaitez et peuvent entraîner une perte de chaleur et un chauffage moins efficace.

Si vous êtes aux prises d’une conception complexe sans autres options, il est conseillé de faire appel à un expert en chauffage. Par exemple, certaines conceptions peuvent consister en un élément chauffant flexible de 0,125 cm de longueur auquel un thermocouple est fixé n’importe où sur la longueur chauffée. Dans ce scénario, vous pouvez réduire l’énergie nécessaire pour chauffer l’outil en diminuant sa masse.

# 2 offrir conception visant à préserver l’intégrité des alésages et des rainures

Lorsque vous concevez pour un système bien équilibré, vous augmentez la longévité de l’appareil de chauffage et vous économisez également de l’énergie. Pour augmenter et optimiser les performances de votre système de chauffage électrique, vous devez assurer un contact étroit entre celui-ci et le système auquel il est relié afin de garantir un réglage parfait, en préservant l’intégrité des alésages et des rainures. Par exemple, pour une cartouche chauffante à forte puissance, vous pouvez utiliser un trou foré avec une tolérance de ± 0,001 ”par rapport à la position nominale, en utilisant un corps de chauffe conforme à la norme DIN g6.

Vous pouvez également insérer la cartouche chauffante à l’intérieur de l’appareil, ce qui augmente le transfert de chaleur et offre une densité de surface en watts plus élevée. Il est nécessaire d’insérer la cartouche chauffante avec précaution pour éviter de la comprimer. Bien que certaines déformations puissent se produire et soient acceptables, la compression ne l’est pas. Il peut être utile de vérifier auprès d’un partenaire de solutions thermiques pour vous assurer que vous installez correctement la cartouche chauffante.

# 3 une énergie bien contrôlée est la seule énergie utile

Le transfert de chaleur dépend de la position du thermocouple ou de l’emplacement où la température est détectée et de la quantité de masse de matériau chauffée.

Par exemple, si le capteur est placé trop loin de l’appareil de chauffage, le contrôle de température peut être mal contrôlé et s’il est trop rapproché, la lecture de température peut être inexacte. Votre objectif est que la température mesurée mesure la même valeur que la température de la surface de travail. Lorsque vous avez le bon placement thermique, vous pouvez réduire le delta ou la différence de température entre le point de consigne et la température de fonctionnement actuelle.

La quantité de matière chauffée est également importante. Si l’épaisseur du matériau est trop petite, la chaleur ne rayonne pas de manière uniforme. Un effet de chaleur inégale est créé. Si le matériau est très dense, l’efficacité est réduite. Une masse et une épaisseur de matériau peuvent affecter la répartition de la chaleur. Lorsque la température de la surface de travail est la même que celle du thermocouple, le processus est bien contrôlé. Cependant, une nervure de chaleur peut être créée si la masse est trop épaisse, la température du thermocouple n’est pas identique à celle de la surface, ce qui entraîne une répartition de la chaleur moins qu’idéale et un processus non contrôlé.

# 4 une conception améliorée prévient les problèmes causés par les approches ‘temporaires’.

Lorsque les réchauffeurs réchauffent et refroidissent, les composants à l’intérieur de ceux-ci sont affectés. Placer des vis à l’intérieur comme solution anti-poudrage peut garder les choses en place, mais les vis posent des problèmes tels que le blocage du transfert de chaleur et les ruptures de contrainte sur les fils à résistance. Au lieu d’utiliser des approches de fortune comme celle-ci qui peuvent créer de nouveaux problèmes plus importants, il est préférable de concevoir au départ un meilleur appareil de chauffage électrique, conçu de manière à préserver l’intégrité de l’alésage et de la pièce. Si vous estimez que vous devez fixer le réchauffeur directement sur l’appareil, utilisez une bride soudée au corps du réchauffeur. La bride est maintenue en place par des vis, mais n’endommage pas et n’affecte pas les performances de l’appareil de chauffage.

# 5 l’augmentation de la puissance n’est pas toujours le bon choix

La majeure partie de l’énergie est consommée lors de l’augmentation de température initiale par rapport à la température ambiante. Après avoir atteint un état stable, le réchauffeur n’aura besoin que d’environ 20% de la puissance en watts initiale pour maintenir un point de consigne. L’augmentation de la puissance en watts augmentera le taux de montée initial pour amener le chauffage à l’état stable, mais n’offrira plus aucune valeur par la suite. Un désavantage lorsqu’on applique trop de puissance en watts au départ est la déformation. L’augmentation de la puissance n’améliore pas nécessairement les performances avec un transfert de chaleur plus rapide, car une puissance trop élevée au départ peut également réduire la durée de vie du système de chauffage.

En résumé, la conception d’un système de chauffage électrique nécessite de comprendre le moyen approprié de contrôler et de distribuer la chaleur, en respectant les règles de base du transfert de chaleur. L’utilisation d’une revue de conception et d’une modélisation informatique ou numérique peut aider à explorer différents scénarios. Même de petits changements peuvent affecter la durée de vie de l’appareil de chauffage, la qualité de ses performances et de sa vitesse de chauffe.

Une gestion thermique efficace est essentielle pour concevoir un appareil de chauffage électrique qui fonctionne bien, qui est efficace et durable. Travailler avec un partenaire de solutions thermiques peut vous fournir l’expertise technique nécessaire pour atteindre cet objectif.