Oaquecedor elétrico de tubulação de nitrogênioO sistema é um dispositivo que converte energia elétrica em energia térmica para aquecer o nitrogênio que flui na tubulação. O projeto da estrutura do sistema precisa levar em consideração a eficiência do aquecimento, a segurança e o controle de automação. A seguir, seus principais componentes e explicações detalhadas:
1、Módulo principal de aquecimento
1. Elemento de aquecimento elétrico
• Componentes de aquecimento do núcleo:
Tubo de aquecimento elétrico tipo aleta: feito de aço inoxidável (como 304/316L) ou liga de alta temperatura, com aletas prensadas na superfície para aumentar a área de dissipação de calor e melhorar a eficiência da troca de calor. O interior é feito de fio de resistência (liga de níquel-cromo), preenchido com pó de óxido de magnésio (MgO) como material isolante e condutor de calor, garantindo isolamento elétrico e alta resistência à temperatura (a resistência à temperatura pode atingir 500 ℃ ou mais).
Método de instalação:
Otubos de aquecimentosão distribuídos uniformemente ao longo da direção axial da tubulação e fixados à parede interna ou à luva externa da tubulação por meio de flanges ou soldagem, garantindo contato suficiente com a superfície de aquecimento quando o nitrogênio flui.
Vários conjuntos de tubos de aquecimento podem ser combinados em paralelo/série, e a regulação de potência pode ser obtida por meio de controle agrupado (como aquecimento em três estágios: baixa, média e alta potência).
2. Corpo do gasoduto
Gasoduto principal:
Material: Aço inoxidável 304/316L (resistente à corrosão por nitrogênio seco), com liga 310S ou Inconel disponível para cenários de alta temperatura.
Estrutura: Soldagem de tubo de aço sem costura ou conexão de flange, tratamento de polimento da parede interna (Ra ≤ 3,2 μ m) para reduzir a resistência ao fluxo de gás, diâmetro do tubo projetado de acordo com a vazão de nitrogênio (m³/h) e velocidade do fluxo (recomendado 5-15 m/s), em conformidade com as normas GB/T 18984 ou ASME B31.3.
• Camada de isolamento:
Enrole a camada externa com lã de rocha ou fibra de silicato de alumínio, com uma espessura de 50-100 mm, e cubra-a com uma placa de aço inoxidável para reduzir a perda de calor (temperatura da superfície ≤ 50 ℃).
2、Sistema de controle
1. Unidade de controle de temperatura
• Sensores:
Elemento de medição de temperatura: termistor Pt100 (precisão ±0,1 ℃) ou termopar tipo K (resistência a altas temperaturas ≥ 1000 ℃), instalado na entrada e na saída da tubulação e no meio da seção de aquecimento, para monitorar a temperatura em tempo real.
Sensores de fluxo/pressão: medidor de vazão de vórtice, medidor de vazão mássica térmica (medição de vazão), transmissor de pressão (medição de pressão), usados para calcular a demanda de potência de aquecimento.
• Controlador:
Sistema PLC ou DCS: Algoritmo PID integrado, ajusta automaticamente a potência de aquecimento de acordo com a temperatura definida (como por meio do regulador de potência do tiristor ou relé de estado sólido SSR), suporta monitoramento remoto e gravação de dados.
2. Módulo de controle elétrico
• Sistema de energia:
◦ Fonte de alimentação de entrada: CA 380 V/220 V，50Hz，Configure disjuntores e protetores de vazamento para suportar fornecimento de energia trifásica balanceada.
Controle de potência: relé de estado sólido (SSR) ou regulador de potência, comutação sem contato, velocidade de resposta rápida, longa vida útil.
• Dispositivo de proteção de segurança:
Proteção contra superaquecimento: equipado com um termostato bimetálico integrado ou interruptor de temperatura, quando a temperatura medida excede o valor definido (como 20 ℃ a mais que a temperatura alvo), o fornecimento de energia de aquecimento é cortado à força e um alarme é acionado.
Proteção contra sobrecorrente/curto-circuito: transformador de corrente+disjuntor para evitar anormalidades no circuito causadas por falhas no tubo de aquecimento.
Proteção de pressão: O pressostato está ligado ao desligamento para evitar sobrepressão na tubulação (acionado quando excede 1,1 vezes a pressão de projeto).
Função de intertravamento: Ligado à fonte de nitrogênio, o aquecimento é proibido quando não há fluxo de gás para evitar queima a seco.
3、Componentes auxiliares
1. Conecte e instale os componentes
Flanges de importação e exportação: São utilizados flanges planos RF (PN10/PN16), com o mesmo material da tubulação, e a junta de vedação é uma junta revestida de metal ou junta de PTFE.
• Suporte e peças de fixação: Suporte de aço carbono galvanizado ou aço inoxidável, suportando instalação horizontal/vertical, com espaçamento projetado de acordo com o diâmetro do tubo e capacidade de carga (como espaçamento do suporte de tubulação DN50 ≤ 3m).
2. Interface de teste e manutenção
Interface de medição de temperatura/pressão: Reserve interfaces rosqueadas G1/2" ou NPT1/2" na entrada e saída da tubulação para fácil desmontagem e calibração dos sensores.
• Saída de descarga: Uma válvula de descarga DN20 é instalada na parte inferior da tubulação para descarga regular de água condensada ou impurezas (se o nitrogênio contiver traços de umidade).
• Orifício de inspeção: tubulações longas ou estruturas complexas são equipadas com flanges de inspeção de abertura rápida para fácil substituição de tubos de aquecimento e limpeza de paredes internas.
4、Projeto de segurança e à prova de explosão (se necessário)
Classificação à prova de explosão: Se usado em ambientes inflamáveis e explosivos (como oficinas petroquímicas), o sistema deve estar em conformidade com o padrão à prova de explosão Ex d IICT6, o tubo de aquecimento deve ser à prova de explosão (com certificação à prova de explosão para caixas de junção) e os componentes elétricos devem ser instalados em gabinetes de controle à prova de explosão.
Proteção de aterramento: todo o sistema é aterrado de forma confiável (resistência de aterramento ≤ 4 Ω) para evitar acúmulo de eletricidade estática e riscos de vazamento.
5、Aplicações típicas
Indústria química: purga de nitrogênio, pré-aquecimento de reatores, aquecimento de processos de secagem.
Indústria eletrônica: Aquecimento de nitrogênio de alta pureza na fabricação de semicondutores (requer polimento da parede interna para evitar contaminação).
Metalurgia/Tratamento térmico: Aquecimento na entrada do forno, recozimento de metal com aquecimento em atmosfera protetora.
resumir
Oaquecedor elétrico de tubulação de nitrogênioO sistema é centrado em elementos de aquecimento elétricos e atinge um aumento preciso da temperatura por meio de controle inteligente. Sua estrutura precisa equilibrar eficiência térmica, segurança e otimização da dinâmica de fluidos, tornando-o adequado para cenários industriais que exigem temperatura, limpeza e prevenção de explosões. Durante o projeto, os materiais, a configuração de energia e os esquemas de controle devem ser selecionados com base nas condições operacionais específicas (vazão, temperatura, pressão, ambiente) para garantir uma operação estável a longo prazo.
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Horário da publicação: 10/04/2025
