Elektroerhitzer auslegen

Die für die Betriebsbedingungen erforderliche Heizfläche bestimmt die Baugröße eines Elektroerhitzers. Hierbei ergibt sich die Nennweite des Strömungsrohres durch die maximal mögliche Baulänge der Heizelemente. Geringe Volumenströme und große Temperaturdifferenzen zwischen Ein- und Austritt des Heizmediums machen häufig eine Aufteilung der Heizfläche auf mehrere Heizeinsätze erforderlich.

Die wärmetechnische Auslegung eines Elektroerhitzers muß so erfolgen, daß die gelieferte Energie an das Medium übergeht, ohne daß die zulässige Temperatur am Heizelement überschritten wird. Die Konzentration auf einer zu kleinen Fläche ergibt eine hohe spezifische Oberflächenbelastung (W/cm²), was im ungünstigsten Fall zur Schädigung des Mediums und der Heizelemente führt. Mindestens zwei Temperaturfühler überwachen daher die Heizflächentemperatur. Bei Erreichen der eingestellten Maximaltemperatur schaltet die Steuerung die gesamte Leistung des Erhitzers ab. Eine Wiedereinschaltung erfolgt erst, wenn die Ursache der Abschaltung beseitigt wurde.

Die mechanische Auslegung der drucktragenden Teile erfolgt gemäß den geforderten nationalen Standards einschließlich der notwendigen Prüfungen, Zeugnisse und Abnahmen. Ergänzend geforderte Bedingungen, wie die Berücksichtigung von Stutzenkräften durch anschließende Rohrleitungen, Auflagerkräften und Erdbebensicherheit, gehören mit zum Auslegungsstandard.

Elektroerhitzer sind im Aufbau mit konventionellen Rohrbündel-Wärmeaustauschern vergleichbar. Sie bestehen aus einem zylindrischen Mantelrohr, einem Heizeinsatz mit den elektrischen Heizelementen, einem Mantelflansch für die Befestigung des Heizeinsatzes, diversen Temperaturfühlern, einem Auflager für die waagerechte oder senkrechte Aufstellung sowie einem Verdrahtungsraum (Vorkammer).

Die Wärmeübertragung erfolgt mit Heizelementen unterschiedlicher Bauform. Rundrohrheizkörper bestehen standardmäßig aus einem metallischen Mantelrohr mit einem Durchmesser von 8,5 bis 16 mm und sind U-förmig gebogen. Zentrisch im Rohr befindet sich die in hochverdichtetem Magnesiumoxid eingebettete Heizwendel aus NiCr 8020. Das Magnesiumoxid gewährleistet einerseits einen guten Isolationswiderstand und andererseits eine gute Wärmeleitung zwischen Heizleiter und Mantelrohr. Der Einbau in den Rohrboden des Heizeinsatzes erfolgt über eine Löt-, Schweiß- oder Schraubverbindung. Die Rundrohrheizkörper dienen zur Erwärmung von Gasen und Wasser.

Gliederheizkörper bestehen im wesentlichen aus der Heizwicklung und Keramikteilen, die auf einem Führungsstab aufgeschoben und fixiert sind. Der Heizkörper selbst steckt in einem Rohr mit 38 bis 70 mm Durchmesser. Dieses ist mediumseitig dicht verschlossen und druckdicht in den Rohrboden eingeschweißt. Gliederheizkörper eignen sich vorwiegend für die Erwärmung von Heizölen, Wärmeträgerölen und hochviskosen Stoffen.

Makroheizkörper sind vom Aufbau vergleichbar mit den Rundrohrheizkörpern, haben jedoch einen Durchmesser von 31 mm. Der Einbau in den Rohrboden des Heizeinsatzes erfolgt über eine Schweißverbindung. Makroheizkörper kommen bei der Erwärmung von Gasen und Flüssigkeiten unter Hochdruckbedingungen zum Einsatz.

Das MI-Heizkabel ähnelt vom Aufbau ebenfalls den Rundrohrheizkörpern, ist jedoch als Endloskabel mit einem Durchmesser von 3 bis 8 mm verfügbar. Es dient als Wickelkonstruktion zur Erwärmung von Gasen.

Die Aufstellung von Elektroerhitzern erfolgt in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 1 und 2 bei Anwesenheit von Gasen der Gruppe IIA, IIB und IIC. Hierzu wird der Heizeinsatz standardmäßig in druckfestgekapselter Ausführung EExdIIC ausgeführt. Bei Bedarf ist auch eine Ausfertigung in erhöhter Sicherheit EExe mit PTB-Bescheinigung möglich. Die Bescheinigung der zugehörigen Temperaturklasse ist in der Regel anwendungsspezifisch.

In Sonderausführung gibt es auch andere Explosionsschutzarten mit Abnahme durch einen Sachverständigen.

Weitere Informationen cav-268