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Elektro-Flanschheizkörper

Elektro-Flanschheizkörper dienen zur effizienten Erwärmung von flüssigen oder gasförmigen strömenden und ruhenden Medien. Die Auslegung erfolgt anhand der Randbedingungen wie Art und Eigenschaften des jeweiligen Mediums, Druck und Temperatur sowie den gewünschten Betriebspunkten im Prozess.

Mit Elektro-Durchlauferhitzern werden die Medien direkt beheizt, hierzu wird elektrische Energie in den Heizstäben in Wärmeenergie umgewandelt. Diese Wärmeenergie geht dann von den Heizstäben auf das Medium über. Hier ist es wichtig, die Konstruktion auf die Randbedingungen abzustimmen, denn jedes Medium hat seine spezifischen Eigenschaften.

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Medien

Diese Medien werden beispielsweise mit Elektro-Flanschheizkörpern erwärmt:

I. Wasser

  • Trinkwasser, max. Oberflächenbelastung je nach Wasserhärte 4 – 6 W/cm²
  • Kreislauf- bzw. Heizungswasser, maximale Oberflächenbelastung etwa 10 W/cm²
  • Enthärtetes Wasser, maximal zulässigen Chloridgehalt beachten, maximale Oberflächenbelastung etwa 19 0 W/cm²
  • Reinstwasser, hier ist meist eine totraumarme oder totraumfreie Ausführung mit definierter Oberflächengüte sinnvoll
  • Vollentsalztes Wasser, hier sollten keine Buntmetalle verwendet werden, maximale Oberflächenbelastung etwa 10 W/cm²

II. Öl

  • Schweröl, im kalten Zustand nicht pumpfähig, maximale Oberflächenbelastung je nach Qualität zwischen 1 und 2 W/cm²
  • Hydrauliköl, maximale Oberflächenbelastung etwa 0,6 – 1,2 W/cm²
  • Schmieröl, Turbinenöl, maximale Oberflächenbelastung etwa 1 W/cm²
  • Isolieröl, maximale Oberflächenbelastung etwa 0,3 – 0,6 W/cm²
  • Wärmeträgeröl, Filmtemperaturberechnung nach DIN 4754 notwendig, maximale Oberflächenbelastung je nach Strömungsgeschwindigkeit und Öl etwa 10 W/cm²
  • Heizöl, Diesel, Erwärmung bis max. 40 °C, maximale Oberflächenbelastung etwa 4 W/cm²

III. Gase

  • Luft
  • Erdgas
  • Rauchgas
  • Stickstoff
  • Dampf zur Überhitzung

IV. sonstige Medien

  • Bitumen (Achtung beim Aufschmelzen dehnt sich Bitumen stark aus.)
Materialien

Das zu beheizende Medium und die Einsatztemperatur bestimmen im Wesentlichen die Materialien, die für die unbeheizten bzw. beheizten Flächen eingesetzt werden können. Korrosion kann sonst beispielsweise schnell zum Ausfall des Elektro-Flanschheizkörpers führen.

Materialien der mediumberührten, unbeheizten Komponenten:

  • Kohlenstoffstahl
  • rostfreier Edelstahl
  • hitzebeständiger Edelstahl
  • Titan, Hastelloy, Sondermaterialien
  • Messing

Materialien der Heizfläche:

  • Kohlenstoffstahl
  • rostfreier Edelstahl
  • hitzebeständiger Edelstahl
  • Titan, Hastelloy, Sondermaterialien
Heizelemente

Die Ausführung der einzelnen Heizelemente ist von der Anwendung abhängig. Es gibt schnellere oder langsamere Heizelemente, mechanisch robuste oder eher filigrane Ausführungen. Man unterscheidet auch zwischen verdichteten Heizelementen oder solchen, bei denen sich der innere Heizeinsatz austauschen lässt, ohne dass das Medium abgelassen werden muss.

I. Heizelemente

  • Rohrheizkörper Durchmesser 8,5 oder 16 mm
  • Patronenheizkörper Durchmesser 16, 18 oder 25 mm
  • Austauschbare Heizelemente mit Schutzrohr Durchmesser 25, 42 oder 65 mm
Regelungstechnik

Elektro-Flanschheizkörper können sowohl mit eingebauter Regelung (bei kleineren Leistungen) oder externem Schaltschrank oder zur Lastschaltung durch bauseitige Schaltanlagen ausgestattet werden. Die elektrische Heizleistung kann in einer oder mehreren Heizstufen aufgeteilt sein. Diese Aufteilung kann individuell auf die Regelungstechnik angepasst werden.

I. Varianten der Regelung

  • Elektronische Zweipunkt- oder PID-Regelung.
    (-> Bei der Zweipunktregelung wird bei Temperaturüberschreitung die Heizung abgeschaltet und bei -unterschreitung wieder eingeschaltet. Dadurch pendelt die Temperatur immer um den Sollwert. Bei der PID-Regelung gleicht der Regler durch seinen Algorithmus die Regelschwankungen optimal aus.)

  • Lastschaltung durch Schütze oder verschleißfreie Halbleiter (Thyristoren).
    (-> Schütze sind Verschleißteile und müssen nach etwa 100.000 Schaltspielen ausgetauscht werden, Thyristoren schalten schnell und verschleißfrei, erzeugen aber mehr Verlustwärme als Schütze.)

  • Elektromechanische Regelung.
  • In den Elektro-Durchlauferhitzer eingebaute Thermostate sorgen für eine preisgünstige Regelung, deren Genauigkeit für viele Anwendungen ausreichend ist.

II. Sensoren

  • Temperaturwächter und –begrenzer als Kapillarthermostaten (auch in Sicherheitsausführung).
  • Temperaturfühler für Medium- oder Heizstabtemperatur.
  • Überhitzungsschutz für Heizung oder elektrischen Anschlussraum.
Schaltorgane

Die zum Betrieb des Elektro-Flanschheizkörpers notwendigen Schaltorgane können optimal abgestimmt auf Prozess und Heizelement bei heatsystems bezogen werden.

I. Schaltorgane

  • Strömungswächter
  • Wassermangelsicherung
  • Min- und Max-Druck-Begrenzer
  • Thermometer zur Anzeige der Temperatur vor Ort
Isolation

Die Kühlstrecke der Elektro-Flanschheizkörper (das ist die Strecke zwischen der Flanschplatte und dem elektrischen Anschlussgehäuse) darf im Normalfall nicht einisoliert werden. Sollte das aus technischen Gründen notwendig sein, beispielsweise bei Medientemperaturen unter dem Gefrierpunkt, so führen wir gerne eine entsprechend angepasste Variante aus.

Flanschanschlüsse

Der Elektro-Flanschheizkörper wird – wie es der Name sagt – an den Behälter oder das Strömungsrohr angeflanscht. Für diesen Flanschanschluss gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten:

I. Flanschanschlüsse

  • Flansche nach Norm (DIN, ASME, etc.)
  • Innen- oder Außengewindeanschlüsse
  • Clampflansche
  • Sterilflansche
  • Milchrohranschlüsse
  • SAE-Flansche
Ausführungsvarianten

Mögliche Ausführungsvarianten für die elektrische Ausrüstung und Regelung des Elektro-Flanschheizkörpers:

I. Varianten Ausführung

  • Innen- oder Außenaufstellung
  • Ex-Bereich (Zone 1 oder 2, 21 oder 22)
  • Nicht-Ex-Bereich
  • Schutzart IP54 oder besser
  • Schaltschrank zur Wand- oder Bodenmontage
  • Anschlussgehäuse Stahlblech pulverbeschichtet oder Edelstahl
  • Regelung elektronisch oder elektromechanisch
  • Kommunikation mit übergeordneter Steuerung mittels potentialfreier Kontakte, Einheitssignal oder Bus
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andere Bezeichnungen

Andere Länder, andere Sitten. Elektro-Flanschheizkörper werden auch genannt:

  • Heizpatrone
  • E-Patrone
  • Heizflansch
  • Flanschheizer
  • Heizstab
  • Heizkerze
  • Heizspirale

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