Ogrzewanie powietrzne i gazowe za pomocą nagrzewnic kasetowych
Ogrzewanie gazów stwarza inne wyzwania niż ogrzewanie ciała stałego lub cieczy ze względu na niską przewodność cieplną i gęstość. Grzejniki kasetowe dostosowują się do tych zastosowań po uwzględnieniu konkretnych aspektów konstrukcyjnych, które uwzględniają unikalne właściwości przenoszenia ciepła w mediach gazowych.
Zastosowania z konwekcją naturalną-obudowy, szafki, komory środowiskowe-polegają na przepływie napędzanym-wyporem. Maksymalna gęstość watów znacznie spada w porównaniu z ogrzewaniem stałym, zazwyczaj do 5-15 W/cal², w zależności od temperatury otoczenia i pożądanej temperatury osłony. Większe gęstości powodują nadmierne temperatury powłoki, ponieważ powietrze nie jest w stanie wystarczająco szybko odprowadzać ciepła. Osłony odblaskowe za grzejnikami poprawiają wydajność, zmniejszając straty promieniowania do otaczającej konstrukcji.
Wymuszona konwekcja radykalnie poprawia wydajność. Prędkość powietrza zmienia zdolność wymiany ciepła-każde podwojenie prędkości powoduje w przybliżeniu podwojenie dopuszczalnej gęstości w watach. Systemy dmuchaw, przepływ kanałowy lub cyrkulacja wentylatora umożliwiają wyższą gęstość mocy i szybsze nagrzewanie. Jednakże prędkość nie może nigdy spaść poniżej poziomu minimalnego; utrata przepływu powietrza powoduje natychmiastowe przegrzanie nawet przy umiarkowanej gęstości mocy.
Zależności między temperaturą osłony a gęstością watów są zgodne z ustalonymi krzywymi dla różnych warunków przepływu powietrza. Przy temperaturze otoczenia 70 stopni F i naturalnej konwekcji osiągnięcie temperatury osłony 1400 stopni F wymaga około 25 W/cal². Przy wymuszonym przepływie powietrza z prędkością 150 metrów na minutę, ta sama temperatura osłony pozwala na uzyskanie mocy 60 W/cal². Zależności te wpływają na specyfikację i projekt systemu bezpieczeństwa.
Wielokrotne interakcje grzejników wymagają uwzględnienia odstępów. Wkłady umieszczone bliżej niż jedna średnica skutecznie zmniejszają indywidualną zdolność rozpraszania ciepła. Obowiązują współczynniki obniżające-zwykle 5% redukcji w przypadku małych odstępów i 15% w przypadku obecności odbłyśników. Projekt układu musi uwzględniać te interakcje, aby zapobiec przegrzaniu stref centralnych.
W ogrzewaniu powietrza niezbędne są systemy bezpieczeństwa. Przełączniki sprawdzające przepływ powietrza zapobiegają włączeniu zasilania bez potwierdzonego przepływu. Wyłączniki krańcowe-wysokiej temperatury zapewniają niezależną ochronę przed wyłączeniem. Logika opóźnienia-czasowego zapewnia ustanowienie przepływu przed ogrzewaniem i kontynuację przepływu po wyłączeniu w celu schłodzenia grzejników. Blokady te zapobiegają katastrofalnym awariom, które mają miejsce podczas pracy nagrzewnic w stojącym powietrzu.
W przypadku grzejników kasetowych o dużej-średnicy zastosowania ogrzewania powietrznego wykorzystują znaczną powierzchnię. Większe średnice zapewniają większy obwód wymiany ciepła w warstwie granicznej, poprawiając wydajność w porównaniu z układami mniejszych grzejników. Jednakże wyższa moc bezwzględna wymaga dokładnej weryfikacji przepływu powietrza i zaprojektowania systemu bezpieczeństwa.
Zanieczyszczenia wpływają na zastosowania ogrzewania powietrzem. Cząsteczki obecne w strumieniu powietrza powodują erozję powierzchni grzejników lub osadzają się na warstwach izolacyjnych. Mgła olejowa z układów sprężonego powietrza ulega zwęgleniu na gorących osłonach. Filtry i separatory przed grzejnikami wydłużają żywotność w zanieczyszczonym środowisku.
Różne zastosowania ogrzewania powietrznego wymagają dostosowanej inżynierii opartej na określonych warunkach przepływu, wymaganiach temperaturowych, standardach bezpieczeństwa i czynnikach środowiskowych, aby osiągnąć niezawodną wydajność ogrzewania gazowego.
