Человека следует оценивать не по запросам, а по его готовности отдавать.
Альберт Эйнштейн
За последние 50 лет, CETAL собрал исчерпывающий опыт в производстве электрических нагревательных элементов, теплообменного оборудования и связанных с ними технологиями.
Целью данного раздела является предоставление доступа к ключевой информации когда это необходимо:
- Часто задаваемые вопросы,
- Решения CETAL для разрешения типичных проблем клиентов
- Как оптимизировать дизайн нагревательной системы
- Инструменты для расчета дизайна электрического нагревателя
- Техническая база данных
В любом случае, не стесняйтесь обращаться к нашим инженерам и экспертам чтобы найти наилучшее решение подходящее именно вашему проекту.
ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА ДАННЫХ
Вещество | Плотность (кг/дм3) | Удельная теплоемкость (ккал/кг°C) |
---|---|---|
Уксусная кислота | 1,05 | 0,522 |
Ацетон | 0,79 | 0,514 |
Аллиловый спирт | 0,85 | 0,665 |
Аммиак | 0,70 | 1,099 |
Амиловый спирт | 0,82 | 0,65 |
Анилин | 1,02 | 0,512 |
Бром | 3,12 | 0,107 |
Бутиловый спирт | 0,81 | 0,563 |
Масляная кислота | 0,96 | 0,515 |
Карболовая кислота (Фенол) | 1,07 | 0,561 |
Сероуглерод | 1,26 | 0,24 |
Тетрахлорид углерода | 1,59 | 0,201 |
Каустическая сода (50% раствор) | 1,53 | 0,78 |
Декан эфира | 0,73 | 0,5 |
Ди-этил | 0,71 | 0,541 |
Эфир | 0,74 | 0,503 |
Этилацетат | 0,84 | 0,468 |
Этиловый спирт | 0,79 | 0,68 |
Этилбромид | 1,45 | 0,215 |
Этилхлорид | 0,90 | 0,368 |
Йодистый этил | 1,93 | 0,161 |
Этиленгликоль | 1,11 | 0,555 |
Этилбромид | 2,19 | 0,173 |
Этиленхлорид | 1,15 | 0,294 |
Муравьиная кислота | 1,22 | 0,526 |
Глицерин | 1,26 | 0,576 |
Гептан | 0,68 | 0,532 |
Гексан | 0,66 | 0,6 |
Льняное масло | 0,93 | 0,44 |
Метилацетат | 0,93 | 0,468 |
Метиловый спирт | 0,79 | 0,601 |
Йодистый метил | 2,28 | — |
Азотная кислота 100% | 1,51 | 0,42 |
Нитробензол | 1,21 | 0,35 |
Октан | 0,71 | 0,51 |
Оливковое масло | 0,92 | 0,471 |
Пентан | 0,63 | 0,558 |
Нефтепродукты | 0,00 | 0 |
Асфальт | 1,00 | 0,42 |
Бензол | 0,88 | 0,412 |
Керосин | 0,80 | 0,5 |
Мазут | 0,94 | 0,41 |
Бензин | 0,66 | 0,5 |
Смазки | 0,89 | 0,43 |
Нафталин | 1,14 | 0,4 |
Парафин (расплав) | 0,71 | 0,71 |
Толуол | 0,87 | 0,404 |
Пропионовая кислота | 0,99 | 0,473 |
Пропиловый спирт | 0,80 | 0,57 |
Соевое масло | 0,92 | 0,28 |
Сера (расплав) | 0,23 | 0,234 |
Серная кислота 100% | 1,83 | 0,344 |
Сало (жир) | 0,94 | 0,64 |
Скипидар | 0,87 | 0,42 |
Вода | 1,00 | 1 |
Ксилол (Ортоксилол) | 0,88 | 0,411 |
Теплоносители (термальные масла) | ||
Dowtherm A | 1,06 | 0,377 |
Dowtherm G | 1,05 | 0,377 |
Mobiltherm 603 | 0,86 | 0,592 |
Therminol VP-1 | 1,06 | 0,377 |
Газ | Плотность (кг/м3) | Удельная теплоемкость (ккал/кг°C) |
---|---|---|
Ацетилен | 1,17 | 0,38 |
Воздух | 1,29 | 0,24 |
Аммиак | 0,83 | 0,52 |
Аргон | 1,78 | 0,12 |
Изобутан | 2,76 | — |
н-Бутан | 2,59 | — |
Углекислый газ | 1,97 | 0,20 |
Угарный газ | 1,25 | 0,24 |
Хлор | 3,20 | 0,11 |
Хлордифторметан (F-22) | 4,98 | 0,15 |
Хлороформ | 0,14 | |
Циан | 2,41 | 0,41 |
Дихлордифторметан (F-22) | 5,67 | 0,14 |
Этан | 1,45 | 0,39 |
Этилхлорид | 3,09 | 0,28 |
Этилен | 1,35 | 0,40 |
Фтор | 1,83 | 0,18 |
Гелий | 0,18 | 1,25 |
Водород | 0,10 | 3,41 |
Бромид водорода | 3,92 | 0,08 |
Хлорид водорода | 1,76 | 0,19 |
Фторид водорода | 0,92 | — |
Йодид водорода | 6,12 | 0,06 |
Сероводород | 1,66 | 0,25 |
Метан | 0,77 | 0,59 |
Метилхлорид | 2,45 | 0,24 |
Метиловый эфир | 2,26 | — |
Метилфторид | 1,66 | — |
Неон | 0,97 | — |
Окись азота | 1,34 | 0,23 |
Азот | 1,26 | 0,24 |
Закись азота | 2,12 | 0,21 |
Кислород | 1,43 | 0,22 |
Фосфин | 1,64 | — |
Пропан | 2,17 | — |
Тетрафторид кремния | 5,04 | — |
Диоксид серы | 2,86 | 0,15 |
Водяной пар | 0,64 | 0,48 |
Ксенон | 6,29 | — |
- Расчет дизайна нагревателя
- Расчет мощности нагревателя емкости, с учетом теплопотерь
- Мощность проточного нагревателя жидкости
- Мощность проточного нагревателя газа (кг/ч)
- Мощность проточного нагревателя газа (Нм³/ч)
- Мощность проточного нагревателя газа (м³/ч)
- Расчет скорости
- Калькулятор электрической мощности
Температура
- K (гр. по Кельвину) = °C (гр. Цельсия) + 273
Давление — единицы СИ: Па (Паскаль) = Н/м2
- 1 бар = 100.000 Па
- 1 бар = 1,019 кг/см2
- 1 бар = 0,9869 атм
- 1 атм = 1,0133 бар
Тепловая энергия — единица СИ: Дж (Джоуль)
- 1 Дж = 0,2388 кал
- 1 кал = 4,18 Дж
- 1 кВтч = 3600 кДж
Длина — единица СИ: м (метр)
- 1 м = 3,281 футов = 39,37 дюймов
- 1 фут = 30,48 см = 12 дюймов
- 1 дюйм = 2,54 см
Площадь — единица СИ: м2
- см2= 0,1550 дюйм2
- дюйм2 = 6,452 см2
- фут2 = 929 см2 = 144 дюйм2
Удельная мощность ТЭН (поверхностная нагрузка)
- 1 Вт/см2 = 6,452 Вт/дюйм2
- 1 Вт/дюйм2 = 0,155 Вт/см2
Объем — единица СИ: м3
- 1 дм3 = 1 л = 0,0353 фут3
- 1 дюйм3 = 16,387 см3
Масса — единица СИ: кг
Расход м3/с
- Аэродинамика: 1 фут3 х минут = 1,699 м3/ч
- Вода: 1 галлон / минут = 227,712 л/ч
Удельная теплоемкость — единица СИ: Дж/кг
- 1 кал/г = 4184 Дж/кг
Мощность — единица СИ: Вт (Ватт)
- 1 ВА (Вольт*Ампер) = 1 Вт
- 1 кал/с = 4,1874 Вт
ОПТИМИЗАЦИЯ ДИЗАЙНА ПРОДУКЦИИ
- Мощность (тепловая): P = Qm x Cp x ΔT
- Мощность (требуемая): Pu = (P + теплопотери) x 1,1
- Установленная мощность: Pi = Pu x (1 + перепад напряжения)2
- Удельная мощность на поверхности ТЭН

P = Мощность (Вт)
S = Площадь поверхности (см2)
CS = Удельная мощность (Вт/см2)

- Температура поверхности ТЭН (°C)

ΔT = перепад температур между оболочкой ТЭН и нагреваемой средой (°C)
CS = Удельная мощность (Вт/см2)
h = коэффициент теплопередачи (ккал/ч*м2*°C)
- Разница температур между спиралью и поверхностью ТЭН (°C)

ΔT = перепад температур между спиралью и оболочкой ТЭН (°C)
Внутренний и внешний диаметр : D1 и D2
P = Мощность D1…D2 (кВт)
λ = коэффициент проводимости (ккал/ч*м*°C)
L = длина цилиндра (м)
Инженеры и эксперты CETAL определяют удельную мощность ТЭН с помощью уникального программного обеспечения собственной разработки, позволяющего учитывать все возможные параметры.
Программное обеспечение CETAL учитывает следующие переменные критерии теплообмена:
- Температура нагревательной спирали
- Температура поверхности трубки (оболочки) ТЭН
- Удельная мощность (поверхностная нагрузка) ТЭН
- Падение давления
- Коэффициент теплопередачи
- Расход / объем нагреваемой среды
- Вязкость
- Абсолютное значение и разница рабочей температуры
- Рабочее / расчетное давление
- Свойства материала фланцев / корпуса сосуда / ТЭН
Для предварительного расчета пожалуйста найдите пример нагреваемой среды из следующих веществ:
Вода
- Стоячая вода, нагрузка 8 — 12 Вт/см2, материал ТЭН: медь, 321 (12Х18Н10Т), 316L (03Х17Н14М3)
- Проточная вода, нагрузка 10 — 16 Вт/см2, материал ТЭН: медь, 316L (03Х17Н14М3), Incoloy 800 (ХН32Т), Incoloy 825
- Борированная вода, нагрузка 8 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3)
- Котельная вода, нагрузка 8 — 16 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3), Incoloy 800 (ХН32Т), Incoloy 825
- Хлорированная вода, нагрузка 6 Вт/см2, материал ТЭН: Incoloy 825
- Морская вода, нагрузка 3,5 — 6 Вт/см2, материал ТЭН: Incoloy 825, Inconel 600 (ХН75МБТЮ)
- Деминерализованная / деионизированная / дистиллированная / умягченная вода, нагрузка 4 — 6 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3), Incoloy 800 (ХН32Т), Incoloy 825
- Горячая вода для хозяйственных нужд, нагрузка 4 — 8 Вт/см2, материал ТЭН: медь, 316L (03Х17Н14М3), Incoloy 825
- Каустическая вода (раствор азотной кислоты 2%, 10%, <30%, 70%), нагрузка 2,3 — 7 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3), Incoloy 825, Inconel 600 (ХН75МБТЮ)
Термальные масла, Смазки, Теплоносители, Топливо, ВОТ и другие ГСМ
- Подогрев ДТ (дизельное топливо), печное топливо, легкий мазут, горючие масла, нагрузка 1 — 2 Вт/см2, материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т), 316L (03Х17Н14М3)
- Мазуты, нагрузка 0,5 — 3,5 Вт/см2 (в зависимости от сорта мазута), материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3)
- Бензин, керосин, нагрузка 3 — 3,5 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3)
- Моторное масло SAE 10, 30, 40 и 50, нагрузка 2 — 3,5 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3)
- Минеральное масло, нагрузка 0,5 — 3,5 Вт/см2 (зависит от темп.), материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т), 316L (03Х17Н14М3)
- Смазки, нагрузка 2,3 Вт/см2, материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т), 316L (03Х17Н14М3)
Кислоты и другие агрессивные коррозионно-активные вещества
- Уксусная кислота, нагрузка 6 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3), Incoloy 825
- Борная кислота, нагрузка 6 Вт/см2, материал ТЭН: Incoloy 825
- Хлорная, фтороводородная (плавиковая HF), азотная и серная кислота, нагрузка 1,5 Вт/см2, материал ТЭН: тефлоновое покрытие (ПТФЕ)
- Щелочные растворы, нагрузка 6 Вт/см2, материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т) — неагрессивные соединения, 316L (03Х17Н14М3)
- Фосфатная ванна (фосфатная баня), нагрузка 4 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3), Incoloy 825
Гликоли
- Этиленгликоль, пропиленгликоль, 4 — 8 Вт/см2 (зависит от концентрации раствора), материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т), 316L (03Х17Н14М3)
Другие вещества
- Асфальт, смолы, и другие тяжелые и высоковязкие соединения, нагрузка 0,5 — 1,5 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3)
- Молоко, нагрузка 0,3 Вт/см2, материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3)
Газы
- Воздух, нагрузка 0,1 — 8 Вт/см2 (зависит от температуры поверхности ТЭН), материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т)
- Проточный воздух, нагрузка 0,1 — 8 Вт/см2 (зависит от температуры поверхности ТЭН), материал ТЭН: 309 (20Х20Н14С2)
- Природный газ (метан), нагрузка 0,1 — 8 Вт/см2 (зависит от температуры поверхности ТЭН), материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т), 316L (03Х17Н14М3)
- Аргон, азот (удельная мощность зависит от температуры поверхности ТЭН), материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т), 316L (03Х17Н14М3), Incoloy 825, Inconel 600 (ХН75МБТЮ)
- Пропан, бутан, (удельная мощность зависит от температуры поверхности ТЭН), материал ТЭН: 321 (12Х18Н10Т), 316L (03Х17Н14М3)
- Кислород, водород, (удельная мощность зависит от температуры поверхности ТЭН), материал ТЭН: 316L (03Х17Н14М3)
Твердые материалы
- Оксихлориды, нагрузка 3 Вт/см2, материал ТЭН: Incoloy 800 (ХН32Т), Incoloy 825
- Кальцинирующий обжиг, нагрузка 3 Вт/см2, материал ТЭН: Incoloy 800 (ХН32Т), Incoloy 825
- Алюминий, латунь, бронза — нагрузка 4 — 15 Вт/см2, материал ТЭН: 309 (20Х20Н14С2)
- Купроникель — нагрузка 5 — 10 Вт/см2, материал ТЭН: 309 (20Х20Н14С2)
Вводные данные
|
Результат
|
Решения CETAL
Проблема |
Решение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Часто задаваемые вопросы
- CETAL рекомендует постоянно контролировать наличие расхода нагреваемой среды через нагреватель, независимо от рабочей температуры установки.
- Расходомер, или предоханительный выключатель должен быть установлен в трубопроводе после нагревателя. Помимо температурных датчиков и реле защиты от перегрева, шкаф управления мощностью всегда имеет возможность для подключения дополнительных датчиков защиты, позволяющих оборвать подачу питания на ТЭН нагревателя, например в случае падения расхода нагреваемой среды.
- CETAL всегда использует прочные деревянные ящики для упаковки нагревателей и панелей управления любых типов и модификаций. Внутри деревянных ящиков оборудование упаковано в герметичный запаянный полиэтилен MIL133 с поглотителем влаги.
- Это делается для того, чтобы электрические части не подвергались воздействию конденсата и влаги из окружающего воздуха в процессе транспортировки и хранения.
- Все запасные части упакованы таким же образом, как и основное оборудование в отдельных деревянных ящиках, в герметичных пакетах, с поглотителем влаги, рассчитанным на объем и определенное время хранения (минимум 12 месяцев).
- Деревянные ящики должны храниться в сухом, вентилируемом помещении.
Основные операции по техническому обслуживанию нагревателей:
- Каждый год проверяйте значение сопротивления нагревателя между фазами.
- Проверяйте значение изоляции между каждой фазой и землей, и между фазами.
- Проверьте перепад давления через нагреватель при максимальном расходе и номинальной температуре на выходе. Увеличение значения падения давления может означать засорение нагревателя твердыми частицами, налипание смол, коксование нефтепродуктов, отложение кальция и прочие загрязнения ТЭН ухудшающие теплообмен и производительность системы.
- Благодаря многолетнему опыту работы с нефтегазовыми компаниями CETAL всегда включает в дизайн взрывозащищенных нагревателей по крайней мере один ограничитель от перегрева на каждую группу подключения каждой связки ТЭН. Чаще всего по два.
- Датчики расположены в верхней части связки ТЭН, на нагревательном элементе, в области наиболее высокой температуры (обычно перед патрубком выхода нагреваемой среды).
- CETAL ремомендует использовать сдвоенные термопары, для того чтобы иметь один датчик в работе и один в резерве, для каждой группы подключения и связки ТЭН.
- HART протокол с преобразователями сигнала 4-20мА могут быть включены в конструкцию по запросу, для проверки настроек и калибровки сигналов передаваемых от термопар на месте установки оборудования.
- Чтобы избежать отключения питания нагревателя в случае быстрого снижения расхода нагреваемой среды, CETAL советует контролировать мощность нагревателя с помощью тиристорных регуляторов тока с быстрой реакцией на изменение сигнала. Также CETAL использует двухуровневую сигнализацию и защиту от перегрева. Первый уровень включает сигнализацию и отключает питание тиристоров, а второй уровень полностью отсекает питание шкафа управления.
- При производстве электрических нагревателей газа для нефтегазовых месторождений мы всегда используем специальный метод сварки и конструкцию сборки, исключающие любую возможность проникновения углеводородов в коробку подключения. Таким образом обеспечивается естественная, пассивная взрывозащита.
- Благодаря безопасному и проверенному дизайну нагревателей CETAL комплектация взрывозащищенных коробок подключения детекторами газа не требуется.
- Для разных видов жидкостей и газов CETAL подбирает сырые материалы с учетом всех химических свойств (кислотность, жирность, сернистость, и т.п.) и физических параметров процесса, таких как температурный уровень, давление, абразивность, фазовый переход среды, и др.
- Для улучшения качества сварки и увеличения срока службы электронагревателей, CETAL использует наиболее надежную конструкцию с применением трубок ТЭН диаметром 16 мм и толщиной стенки 1,1 мм.
- Сырье поставляются из стран Европы и СНГ с сертификатами заводских испытаний. Наиболее часто применяемые марки сталей — аустенитные нержавеющие стали, градацией от AISI 304L до 310, специальные сплавы типа Incoloy 800, 825, и Inconel 600, 625.
CETAL производит все нагревательные элементы на собственном предприятии.
- Первый шаг при производстве ТЭН — проверка, очистка и нарезка сырых трубок по длине.
- Нагревательный провод сопротивления (нить накала) подготавливается на специальном оборудовании с индивидуальными настройками для каждой партии ТЭН, гарантирующим постоянный шаг витков получаемой цилиндрической пружины, с точным значением сопротивления и мощности.
- Обезжиривание и приварка нагревательной спирали на конец электрода холодной длины выбираемого с учетом максимально допустимого тока.
- С помощью специального оборудования производится центровка резистивной греющей спирали в стальной трубке и равномерное заполнение объема оболочки ТЭН периклазом (чистая окись магния / магнезия — MgO) в виде сухого песка белого цвета. Заполненный магнезией ТЭН с обеих сторон глушится пластиковыми колпачками.
- Заготовка будущего нагревательного элемента прокатывается через несколько пар победитовых роликов для опрессовки ТЭН до рабочего диаметра и плотности периклаза. После опрессовки ТЭНы проходят термическую обработку для снятия внутреннего напряжения трубки перед приданием требуемой формы нагревательным элементам. Затем производится гибка ТЭН на ручном, автоматическом или полуавтоматическом оборудовании.
- Стандартные внешние диаметры ТЭН: 6,5 / 8,5 / 10 / 13,5 и 16 мм.
- Все ТЭНы проходят необходимые проверки и испытания перед отгрузкой.
- Все трубки поставляемые в качестве сырья для оболоек ТЭН имеют сертификат качества, гарантированно снятое внутреннее напряжение после производства. После заполнения трубки периклазом (MgO) и прохождения опрессовки на станке редуцирования, заготовки ТЭН отправляются на термическую обработку для снятия образовавшегося внутреннего напряжения перед преданием ТЭН требуемой формы (гибка, сплющивание) и предотвращения коррозии.
- Мы разработали собственное программное обеспечение для расчета всех теплообменных и гидравлических процессов, что позволяет нам гарантировать самое важное для критически опасных процессов — невозможность достижения максимально допустимой температуры, даже при минимально возможном расходе среды и максимальной температуре на выходе.
- Наше программное обеспечение расчитывает необходимую площадь поверхности нагревательного элемента для обеспечения оптимального теплообмена между нагреваемой средой и ТЭН, гарантируя максимальную безопасность технологического процесса.
- Теплоотдача (удельная мощность / поверхностная тепловая нагрузка) ТЭН зависит от типа и состава нагреваемой среды, ее плотности, вязкости, теплоемкости, теплопроводности, расхода, давления и температуры.
- Определение удельной мощности ТЭН, их диаметр и рабочая температура, позволяют выбрать наиболее подходящие длину и диаметр резистивного провода нагревательной спирали для обеспечения надежности вашего технологического процесса и длительного срока службы нагревателя.