ElCalentador de nitrógeno por tubería para calefacción eléctricaEl sistema es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía térmica para calentar el nitrógeno que fluye por la tubería. El diseño de su estructura debe considerar la eficiencia de calentamiento, la seguridad y el control de la automatización. A continuación, se presentan sus componentes principales y explicaciones detalladas:
1、Módulo principal de calefacción
1. Elemento calefactor eléctrico
• Componentes de calentamiento del núcleo:
Tubo calefactor eléctrico tipo aletaFabricado en acero inoxidable (como 304/316L) o una aleación de alta temperatura, con aletas prensadas en la superficie para aumentar el área de disipación térmica y mejorar la eficiencia del intercambio térmico. El interior está hecho de alambre de resistencia (aleación de níquel-cromo), relleno de polvo de óxido de magnesio (MgO) como material aislante y conductor de calor, lo que garantiza el aislamiento eléctrico y la resistencia a altas temperaturas (la resistencia puede alcanzar los 500 °C o más).
Método de instalación:
Eltubos de calefacciónse distribuyen uniformemente a lo largo de la dirección axial de la tubería y se fijan a la pared interior o al manguito exterior de la tubería a través de bridas o soldadura, lo que garantiza un contacto suficiente con la superficie de calentamiento cuando fluye nitrógeno.
Se pueden combinar varios conjuntos de tubos de calefacción en paralelo/serie, y se puede lograr la regulación de potencia a través del control agrupado (como calefacción de tres etapas: potencia baja, media y alta).
2. Cuerpo de la tubería
Tubería principal:
Material: Acero inoxidable 304/316L (resistente a la corrosión por nitrógeno seco), con aleación 310S o Inconel disponible para escenarios de alta temperatura.
Estructura: Soldadura de tubos de acero sin costura o conexión de brida, tratamiento de pulido de pared interior (Ra ≤ 3,2 μ m) para reducir la resistencia al flujo de gas, diámetro de la tubería diseñado de acuerdo con el caudal de nitrógeno (m³/h) y la velocidad del flujo (recomendado 5-15 m/s), de conformidad con las normas GB/T 18984 o ASME B31.3.
• Capa de aislamiento:
Envuelva la capa exterior con lana de roca o fibra de silicato de aluminio, con un espesor de 50-100 mm, y cúbrala con una placa de acero inoxidable para reducir la pérdida de calor (temperatura de la superficie ≤ 50 ℃).
2、Sistema de control
1. Unidad de control de temperatura
• Sensores:
Elemento de medición de temperatura: termistor Pt100 (precisión ±0,1 ℃) o termopar tipo K (resistencia a altas temperaturas ≥ 1000 ℃), instalado en la entrada y salida de la tubería y en el medio de la sección de calentamiento, para monitorear la temperatura en tiempo real.
Sensores de caudal/presión: caudalímetro de vórtice, caudalímetro másico térmico (mide caudal), transmisor de presión (mide presión), utilizados para calcular la demanda de potencia de calefacción.
• Controlador:
Sistema PLC o DCS: algoritmo PID integrado, ajusta automáticamente la potencia de calefacción de acuerdo con la temperatura establecida (por ejemplo, a través del regulador de potencia del tiristor o el relé de estado sólido SSR), admite monitoreo remoto y registro de datos.
2. Módulo de control eléctrico
• Sistema de energía:
◦ Fuente de alimentación de entrada: CA 380 V/220 V，50 Hz，Configurar disyuntores y protectores contra fugas para soportar un suministro de energía equilibrado trifásico.
Control de potencia: Relé de estado sólido (SSR) o regulador de potencia, conmutación sin contacto, velocidad de respuesta rápida, larga vida útil.
• Dispositivo de protección de seguridad:
Protección contra sobretemperatura: Equipado con un termostato bimetálico incorporado o un interruptor de temperatura, cuando la temperatura medida excede el valor establecido (como 20 ℃ más que la temperatura objetivo), la fuente de alimentación de calefacción se corta a la fuerza y se activa una alarma.
Protección contra sobrecorriente/cortocircuito: transformador de corriente + disyuntor para evitar anomalías en el circuito causadas por fallas en el tubo de calentamiento.
Protección de presión: El interruptor de presión está vinculado al apagado para evitar la sobrepresión en la tubería (se activa cuando excede 1,1 veces la presión de diseño).
Función de enclavamiento: vinculado con una fuente de nitrógeno, se prohíbe el calentamiento cuando no hay flujo de gas para evitar quemaduras en seco.
3、Componentes auxiliares
1. Conectar e instalar componentes
Bridas de importación y exportación: Se utilizan bridas planas RF (PN10/PN16), del mismo material que la tubería, y la junta de sellado es una junta envuelta en metal o una junta de PTFE.
• Soporte y piezas de fijación: Soporte de acero al carbono galvanizado o de acero inoxidable, que admite la instalación horizontal/vertical, con un espaciado diseñado de acuerdo con el diámetro de la tubería y la capacidad de carga (por ejemplo, espaciado de soporte de tubería DN50 ≤ 3 m).
2. Interfaz de prueba y mantenimiento
Interfaz de medición de temperatura/presión: Reserve interfaces roscadas G1/2" o NPT1/2" en la entrada y salida de la tubería para facilitar el desmontaje y calibración de los sensores.
• Salida de descarga: Se instala una válvula de descarga DN20 en la parte inferior de la tubería para la descarga regular de agua condensada o impurezas (si el nitrógeno contiene trazas de humedad).
• Orificio de inspección: Las tuberías largas o las estructuras complejas están equipadas con bridas de inspección de apertura rápida para facilitar la sustitución de las tuberías de calefacción y la limpieza de las paredes interiores.
4、Diseño de seguridad y a prueba de explosiones (si es necesario)
Clasificación a prueba de explosiones: si se utiliza en entornos inflamables y explosivos (como talleres petroquímicos), el sistema debe cumplir con el estándar a prueba de explosiones Ex d IICT6, el tubo de calentamiento debe ser a prueba de explosiones (con certificación a prueba de explosiones para cajas de conexiones) y los componentes eléctricos deben instalarse en gabinetes de control a prueba de explosiones.
Protección de puesta a tierra: Todo el sistema está conectado a tierra de forma confiable (resistencia de puesta a tierra ≤ 4 Ω) para evitar la acumulación de electricidad estática y riesgos de fugas.
5、Aplicaciones típicas
Industria química: purga de nitrógeno, precalentamiento de reactores, calentamiento de procesos de secado.
Industria electrónica: Calentamiento con nitrógeno de alta pureza en la fabricación de semiconductores (requiere pulido de la pared interna para evitar la contaminación).
Metalurgia/Tratamiento térmico: Calentamiento en entrada de horno, recocido de metal con calentamiento en atmósfera protectora.
resumir
ElCalentador de nitrógeno por tubería para calefacción eléctricaEl sistema se centra en elementos calefactores eléctricos y logra un aumento preciso de la temperatura mediante un control inteligente. Su estructura debe equilibrar la eficiencia térmica, la seguridad y la optimización de la dinámica de fluidos, lo que lo hace ideal para entornos industriales que requieren temperatura, limpieza y prevención de explosiones. Durante el diseño, los materiales, la configuración de potencia y los esquemas de control deben seleccionarse en función de las condiciones de operación específicas (caudal, temperatura, presión, entorno) para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo.
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Hora de publicación: 10 de abril de 2025
