מחליף חום חשמלי בתעשייה התהליכית מאופיין, מתוכנן ונבדק בדומה למחליף חום צינורות שתפקידו להעביר חום בין זורם A לזורם B (ובכלל זה העברת חום בין נוזל לגז וכיוצ"ב), אלא שכאן צד הצינור מוחלף על ידי מתקן חימום המונע מחשמל ובנוי ממספר מגופי חימום, כאשר החשמל הוא למעשה מקור אנרגיית החום המועברת במחליף החום, וזאת במקום המצב הרגיל שבו אנרגיית החום מגיעה בהעברה מזורם חם.
במגוון שימושים קיימים למחליפי חום חשמליים – בין אם מדובר על גזי חימום כגון מימן ופחמימנים, או חנקן ולטובת חימום נוזלים כמו שמנים, מים, חומצות וחומרים נוספים. הם גם משמשים במגוון של תעשיות, כולל תעשיית המזון, התרופות, תעשיית התהליך, התעשייה הכימית וכן הלאה.
עבור יישומים תהליכיים רבים, מיקום גוף חימום חשמלי בתור מקור החום נושא מספר יתרונות חשובים.
בכל הנוגע לחימום נוזלים שזורמים בהסעה מאולצת, הפתרון המוצלח ביותר מגיע בדמות מחליפי חום חשמליים. מחליפי חום מבוססי חשמלי פועלים באותה צורה שבה פועל מחליף חום מעטפת צינורות אלא שכאן תנורים חשמליים מזינים את חום לתוך מחליף החום. באמצעות עיצוב גופי חימום ייעודיים, מתקבל חילוף חום אופטימלי המתוכנן לניצול באופן הטוב ביותר של החום הנפלט על ידי גוף החימום החשמלי.
הודות לתכונותיהם של תנורי החימום, היצרנים מצליחים לייצר מחליפי חום בעלי גופי חימום חשמליים מאוד קומפקטיים (בדומה למחליפי חום פלטות) וזה מקנה גם יכולת לשלוט על טמפ' הנוזל בדיוק מירבי. כתוצאה מכך מתקבלת מחליף חום בעל מינימום של אינרציה תרמית בצד החם וזה מאפשר פתרון בעל זמן תגובה מהיר ובעל פעולה דינמית אשר מתבטאת גם בטמפרטורות מוצא מדויקות.
לקראת הזמנת מחליף חום חשמלי המיועד לשילוב במפעל או מתקן מסוים, יהיה עליכם לשלוח ליצרן את כל הנתונים הדרושים – לפניכם מספר דוגמאות לנתונים הנחוצים ליצרן:
• תאור הבקשה
• הספק (קילו-וואט) אם ידוע לכם, ומתח החשמל
• קצב מעבר הזורמים
• לחץ פעולה מקסימלי
• תכונות תרמודינמיות של המדיה המחוממת
• טמפ' הכניסה
• טמפ' מוצא הנדרשת
• טמפ' תכנון
• סוג החיישנים הרצויים
• אילוצים (שטח רצפה, גובה מקסימלי, אורך מקסימלי, זרם מקסימלי, וכד')
• העדפות מבחינת חומרים מסוימים המיועדים לשימוש, צפיפות watt מקסימלים, גודלי מפרקים / זרבובית מסוימים, וכד '
בשלב הבא אחרי שריכזתם וסיפקתם את נתוני היישום – בוודאי ברצונכם להבין איך מתבצעת בחירה של מחליפי חום. לכן ריכזנו את המידע הבא:
אתה בדרך כלל צריך לבחור מדיום אשר ימזער עבור מחליפי החום את הקורוזיביות הנוצרת על ידי המדיום כדי לאפשר חיי שירות ארוכים ומצד שני למזער את העלות. פה אנו מתבססים על הקורוזיה של החומר המחומם, כמו גם על טמפ' השירות.
בשלב זה חשוב לבדוק האם יש מספיק הספק חשמלי עבור מחליף החום המיועד. על בסיס המידע שנמסר על ידיכם, היצרן יוכל לבצע חישובים ולומר לכם האם ביכולתו לספק מחליף חום חשמלי העומד במגבלות ההספק החשמלי. מבטיחה זו שהפתרון מוצע מחליף חום חשמלי יהיה די עוצמה כדי לספק את החימום הדרוש. יש לקחת בחשבון מקדם ביטחון של כ 10-15% יותר מדרישות הכח המחושבות כי תמיד עלולים להיות הפסדי כוח לא צפויים, או למקרה הלא כ"כ נדיר שבו נדרשת תוספת כוח לפרקי זמן קצרים. במקרים מסוימים כאשר קיימת חוסר וודאות גדולה מהרגיל, מקדם ביטחון של 20% מקובל בכדי להשאיר מרווח רחב יותר לטעויות.
יש יצרנים של מחליפי חום תעשייתיים המפתחים גופי חימום בעלי צפיפות הספק בהתאם לשימושים הספציפיים של מחליף החום. צפיפות וואט הוא נתון המודד את כמות החשמל המנוצל ביחידת שטח בגופי חימום חשמליים. זה לא רק מראה עד כמה חם גוף החימום מבחוץ, אבל נותן מושג וחיווי לגבי מידת החום הפנימית של המתקן. המטרה היא לשמור על פנים גוף החימום בטמפ' קרירה ככל שניתן, כדי למנוע חימום יתר התורם לשחיקה מואצת של גוף החימום.
סיבה אחרת למנוע חימום, היא כדי למנוע מהחלק החיצוני של גוף החימום להתחמם יתר על המידה ולפגוע בזורם שאותו אנו מחממים, במידה והוא רגיש לחריגה מהטמפרטורה המיועדת. למרות סכנות אלו, יצרני מחליפי חום מסוגלים להקטין את הגודל הכולל ואת עלות גופי החימום באמצעות צפיפות ואט גבוהה יותר. אז כך שזה משחק עדין של איזונים.
השוואה בין המים בתהליך דירוג צפיפות ההספק ומופעי שמן הבדלים דרמטיים צפיפות הספק מרבית. מים כידוע נחשבים למוליך תרמי מצוין, ובמקרה כזה זה בסדר גמור שההספק או יותר נכון צפיפות ההספק תהיה גדולה יותר. אבל צפיפות וואט גבוהה מדי תגרום לרתיחה - ובמקום מים כעת יש לנו קיטור וזה מאוד בעייתי מכיוון שאותם מים הם מה שאמור לסלק חום מגוף החימום, כך שלמעשה חימום יתר עלול מאוד בקלות להגיע לטמפרטורות מאוד גבוהות עד כדי גרימת נזק והספקת פעולת גוף החימום ופגיעה תפעולית קשה.
הבנה עמוקה וידע רב נדרשים לצורך בחירה חכמה ומוצלחת של מחליף חום. קיימים נתונים רבים שצריך לקחת בחשבון בעת בחינת כל האפשרויות ויש לוודא כי כל הפרמטרים נכונים: חומרי בנייה מתאימים, הספק עבודה מתאים, מאפיינים תרמיים נכונים, וחיסכון בעלויות כדי להבטיח השגת תוצאות רצויות בזמן הקצר ביותר. כל זה תוך שמירה על תכונות ואיכות הזורמים המחוממים ושמירה על מחליף החום עצמו, כדי שישרת אותנו למשך שנים ארוכות עם מקסימום יעילות.