عناصر التسخين الشائعة وتطبيقاتها

سخان عملية الهواء

كما يوحي الاسم، يُستخدم هذا النوع من السخانات لتسخين الهواء المتحرك. سخان معالجة الهواء عبارة عن أنبوب أو قناة مُسخّنة، أحد طرفيها لدخول الهواء البارد والآخر لإخراج الهواء الساخن. تُعزل ملفات عنصر التسخين بحشوات سيراميكية وغير موصلة على طول جدران الأنابيب. تُستخدم هذه الحشوات عادةً في تطبيقات التدفق العالي والضغط المنخفض. تشمل تطبيقات سخانات معالجة الهواء الانكماش الحراري، والتصفيح، وتنشيط أو معالجة المواد اللاصقة، والتجفيف، والخبز، وغيرها.

سخانات الخرطوشة

في هذا النوع من السخانات، يُلف سلك المقاومة حول قلب سيراميكي، مصنوع عادةً من مغنيسيوم مضغوط. كما تتوفر أشكال مستطيلة يمر فيها سلك المقاومة من ثلاث إلى خمس مرات على طول الخرطوشة. يقع سلك المقاومة، أو عنصر التسخين، بالقرب من جدار مادة الغلاف لضمان أقصى نقل للحرارة. لحماية المكونات الداخلية، تُصنع الأغلفة عادةً من مواد مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ. عادةً ما تكون الأسلاك مرنة، ويكون طرفاها في أحد طرفي الخرطوشة. تُستخدم سخانات الخرطوشة لتسخين القوالب، وتسخين السوائل (سخانات الغمر)، وتسخين الأسطح.

سخان أنبوبي

يتشابه الهيكل الداخلي للسخان الأنبوبي مع هيكل السخان الخرطوشةي. ويكمن الفرق الرئيسي بينه وبين سخانات الخرطوشة في وجود أطراف التوصيل على طرفي الأنبوب. ويمكن ثني الهيكل الأنبوبي بأشكال مختلفة ليناسب توزيع الحرارة المطلوب للمساحة أو السطح المراد تسخينه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تثبيت زعانف هذه السخانات ميكانيكيًا على سطح الغلاف الخارجي لضمان نقل الحرارة بكفاءة. تُعد السخانات الأنبوبية متعددة الاستخدامات تمامًا مثل سخانات الخرطوشة، وتُستخدم في تطبيقات مماثلة.

سخانات الشريط

صُممت هذه السخانات لتُلف حول الأسطح المعدنية الأسطوانية أو الأوعية، مثل الأنابيب والبراميل والأسطوانات والطاردات، وغيرها. تتميز بمسامير تثبيت تُثبّت بإحكام على أسطح الحاويات. يتكون السخان داخل الحزام من سلك أو حزام مقاوم رقيق، معزول عادةً بطبقة من الميكا. تُصنع الأغلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو النحاس الأصفر. ومن مزايا استخدام السخان الشريطي إمكانية تسخين السائل داخل الوعاء بشكل غير مباشر، مما يعني أن السخان لا يتعرض لأي تأثير كيميائي من سائل العملية. كما يوفر حماية من الحرائق المحتملة عند استخدامه في خدمات الزيوت ومواد التشحيم.

سخان شريطي

يتميز هذا النوع من السخانات بشكله المستطيل المسطح، ويُثبت على السطح المراد تسخينه بمسامير. يشبه تركيبه الداخلي السخان الشريطي. ومع ذلك، قد تكون المواد العازلة الأخرى غير الميكا سيراميكية، مثل أكسيد المغنيسيوم والألياف الزجاجية. من الاستخدامات الشائعة للسخانات الشريطية تسخين أسطح القوالب، والصفائح، والخزانات، والأنابيب، وغيرها. بالإضافة إلى التسخين السطحي، يمكن استخدامها أيضًا لتسخين الهواء أو السوائل من خلال سطح ذي زعانف. تُستخدم السخانات ذات الزعانف في الأفران وسخانات المساحات.

سخانات سيراميك

تستخدم هذه السخانات سيراميكًا يتميز بنقطة انصهار عالية، وثبات حراري عالٍ، وقوة تحمل عالية، وخمول كيميائي نسبي مرتفع، وسعة حرارية منخفضة. تجدر الإشارة إلى أن هذه السخانات تختلف عن السيراميك المستخدم كمواد عازلة. فبفضل موصليته الحرارية الجيدة، يُستخدم لتوصيل وتوزيع الحرارة من عنصر التسخين. ومن أبرز سخانات السيراميك نتريد السيليكون ونتريد الألومنيوم. تُستخدم هذه السخانات غالبًا للتسخين السريع، كما هو الحال في شمعات التوهج وأجهزة الإشعال. ومع ذلك، عند تعرضها لدورات تسخين وتبريد سريعة عالية الحرارة، تكون المادة عرضة للتشقق بسبب التعب الناتج عن الإجهاد الحراري. ومن أنواع السخانات السيراميكية المميزة سيراميك PTC، الذي ينظم استهلاكه للطاقة ذاتيًا، مما يمنعه من التحول إلى اللون الأحمر.