Lechauffage électrique de canalisation d'azoteUn système est un dispositif qui convertit l'énergie électrique en énergie thermique pour chauffer l'azote circulant dans la canalisation. La conception de sa structure doit prendre en compte l'efficacité du chauffage, la sécurité et l'automatisation. Voici ses principaux composants et leurs explications détaillées :
1、Module principal de chauffage
1. Élément chauffant électrique
• Composants de chauffage du noyau :
Tube chauffant électrique à ailettesFabriqué en acier inoxydable (tel que 304/316L) ou en alliage haute température, il est doté d'ailettes pressées en surface pour augmenter la surface de dissipation thermique et améliorer l'efficacité de l'échange thermique. L'intérieur est constitué d'un fil résistif (alliage nickel-chrome) rempli de poudre d'oxyde de magnésium (MgO), matériau isolant et conducteur de chaleur, assurant une isolation électrique et une résistance aux hautes températures (jusqu'à 500 °C ou plus).
Méthode d'installation :
Letubes chauffantssont répartis uniformément le long de la direction axiale de la canalisation et fixés à la paroi intérieure ou au manchon extérieur de la canalisation par des brides ou par soudage, assurant un contact suffisant avec la surface chauffante lorsque l'azote s'écoule.
Plusieurs ensembles de tubes chauffants peuvent être combinés en parallèle/série, et la régulation de puissance peut être réalisée grâce à un contrôle groupé (comme le chauffage en trois étapes : faible, moyenne et haute puissance).
2. Corps du pipeline
Canalisation principale :
Matériau : Acier inoxydable 304/316L (résistant à la corrosion par l'azote sec), avec alliage 310S ou Inconel disponible pour les scénarios à haute température.
Structure : Tube en acier sans soudure soudé ou raccord à bride, traitement de polissage de la paroi intérieure (Ra ≤ 3,2 μ m) pour réduire la résistance au flux de gaz, diamètre du tube conçu en fonction du débit d'azote (m³/h) et de la vitesse d'écoulement (recommandé 5-15 m/s), conformément aux normes GB/T 18984 ou ASME B31.3.
• Couche isolante :
Enveloppez la couche extérieure avec de la laine de roche ou de la fibre de silicate d'aluminium, d'une épaisseur de 50 à 100 mm, et recouvrez-la d'une plaque en acier inoxydable pour réduire les pertes de chaleur (température de surface ≤ 50 ℃).
2、Système de contrôle
1. Unité de contrôle de la température
• Capteurs :
Élément de mesure de température : thermistance Pt100 (précision ±0,1 ℃) ou thermocouple de type K (résistance à haute température ≥ 1000 ℃), installé à l'entrée et à la sortie de la canalisation et au milieu de la section de chauffage, pour surveiller la température en temps réel.
Capteurs de débit/pression : débitmètre vortex, débitmètre massique thermique (mesure du débit), transmetteur de pression (mesure de la pression), utilisés pour calculer la demande de puissance de chauffage.
• Contrôleur :
Système PLC ou DCS : algorithme PID intégré, ajuste automatiquement la puissance de chauffage en fonction de la température définie (par exemple via un régulateur de puissance à thyristor ou un relais statique SSR), prend en charge la surveillance à distance et l'enregistrement des données.
2. Module de commande électrique
• Système d'alimentation :
◦ Alimentation d'entrée : CA 380 V/220 V，50 Hz，Configurez les disjoncteurs et les protecteurs de fuite pour prendre en charge une alimentation électrique triphasée équilibrée.
Contrôle de puissance : relais statique (SSR) ou régulateur de puissance, commutation sans contact, vitesse de réponse rapide, longue durée de vie.
• Dispositif de protection de sécurité :
Protection contre la surchauffe : équipé d'un thermostat bimétallique intégré ou d'un interrupteur de température, lorsque la température mesurée dépasse la valeur définie (par exemple 20 ℃ de plus que la température cible), l'alimentation électrique de chauffage est coupée de force et une alarme est déclenchée.
Protection contre les surintensités/courts-circuits : transformateur de courant + disjoncteur pour éviter les anomalies de circuit causées par des défauts de tube chauffant.
Protection de pression : Le pressostat est relié à l'arrêt pour éviter la surpression du pipeline (déclenché lorsqu'elle dépasse 1,1 fois la pression de conception).
Fonction de verrouillage : Lié à la source d'azote, le chauffage est interdit lorsqu'il n'y a pas de flux de gaz pour éviter la combustion à sec.
3、Composants auxiliaires
1. Connecter et installer les composants
Brides d'importation et d'exportation : des brides plates RF (PN10/PN16) sont utilisées, avec le même matériau que la canalisation, et le joint d'étanchéité est un joint enveloppé de métal ou un joint en PTFE.
• Support et pièces de fixation : Support en acier au carbone galvanisé ou en acier inoxydable, supportant une installation horizontale/verticale, avec un espacement conçu en fonction du diamètre du tuyau et de la capacité de charge (par exemple, un espacement de support de canalisation DN50 ≤ 3 m).
2. Interface de test et de maintenance
Interface de mesure température/pression : Réservez des interfaces filetées G1/2" ou NPT1/2" à l'entrée et à la sortie de la canalisation pour faciliter le démontage et l'étalonnage des capteurs.
• Sortie de décharge : Une vanne de décharge DN20 est installée au bas de la canalisation pour l'évacuation régulière de l'eau condensée ou des impuretés (si l'azote contient des traces d'humidité).
• Trou d'inspection : Les canalisations longues ou les structures complexes sont équipées de brides d'inspection à ouverture rapide pour faciliter le remplacement des tuyaux de chauffage et le nettoyage des parois intérieures.
4、Conception de sécurité et antidéflagrante (si nécessaire)
Indice de protection antidéflagrante : s'il est utilisé dans des environnements inflammables et explosifs (tels que les ateliers pétrochimiques), le système doit être conforme à la norme antidéflagrante Ex d IICT6, le tube chauffant doit être antidéflagrant (avec certification antidéflagrante pour les boîtes de jonction) et les composants électriques doivent être installés dans des armoires de commande antidéflagrantes.
Protection de mise à la terre : L'ensemble du système est mis à la terre de manière fiable (résistance de mise à la terre ≤ 4 Ω) pour éviter l'accumulation d'électricité statique et les risques de fuite.
5、Applications typiques
Industrie chimique : purge à l'azote, préchauffage des réacteurs, chauffage des procédés de séchage.
Industrie électronique : Chauffage à l'azote de haute pureté dans la fabrication de semi-conducteurs (nécessite un polissage des parois intérieures pour éviter la contamination).
Métallurgie/Traitement thermique : Chauffage à l'entrée du four, recuit du métal avec chauffage sous atmosphère protectrice.
résumer
Lechauffage électrique de canalisation d'azoteLe système est centré sur des éléments chauffants électriques et assure une montée en température précise grâce à un contrôle intelligent. Sa structure doit concilier efficacité thermique, sécurité et optimisation de la dynamique des fluides, ce qui le rend adapté aux environnements industriels exigeant température, propreté et prévention des explosions. Lors de la conception, les matériaux, la configuration de puissance et les schémas de contrôle doivent être sélectionnés en fonction des conditions de fonctionnement spécifiques (débit, température, pression, environnement) afin de garantir un fonctionnement stable à long terme.
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Date de publication : 10 avril 2025
