Źródłem ciepła w podgrzewaczu kanałowym jest powierzchnia elementu, a ciepło odprowadza strumień powietrza. Tam, gdzie powietrze nie dociera, temperatura elementu wymyka się spod kontroli; tam, gdzie płynie zbyt szybko, temperatura na wylocie jest za niska. Tak zwana nierównomierność temperatury to w istocie nierówny rozkład prędkości.

Rozsądny zakres prędkości w przekroju

Podgrzewacze kanałowe projektuje się zwykle na 5–12 m/s. Poniżej 5 m/s współczynnik wnikania ciepła na powierzchni elementu jest mały i powierzchnia może przekraczać temperaturę wylotu o ponad 100°C, więc żebra łatwo zbierają pył i się przepalają. Powyżej 12 m/s wyraźnie rosną strata ciśnienia i hałas oraz zwiększa się moc wentylatora.

Liczy się to jako strumień powietrza podzielony przez przekrój kanału. Dla 20,000 m³/h i kanału 1.2×0.8 m prędkość wynosi 20000/3600/(1.2×0.8) ≈ 5.8 m/s — niska, ale użyteczna, kompensowana dłuższymi elementami lub mniejszym obciążeniem powierzchniowym.

Układ elementów wyznacza równomierność w przekroju

Elementów nie wolno umieszczać tylko w środku kanału. Właściwe jest równomierne rozmieszczenie na przemian na całym przekroju, z odstępem obejściowym 50–80 mm przy krawędziach, aby strumień przy ściankach nie tworzył zwarcia omijającego elementy.

Znaczenie ma też liczba rzędów. Pojedynczy rząd ma małą powierzchnię czołową i dużą prędkość, ale krótką drogę wymiany ciepła; trzy rzędy przesunięte względem siebie w pełni zawirowują powietrze, utrzymując ΔT na wylocie w granicach ±5°C. Przy tej samej mocy więcej rzędów zmniejsza obciążenie powierzchniowe przypadające na jeden element.

Prosty odcinek wlotowy jest często pomijany

Jeśli przed podgrzewaczem kanałowym znajduje się kolanko, zwężka albo wylot wentylatora, powietrze wchodzi w sekcję grzewczą z wirem: duży przepływ z jednej strony i mały z drugiej. Standardem jest zachowanie 3–5 średnic zastępczych prostego kanału albo dodanie prostownicy przepływu przed podgrzewaczem.

Gdy przy modernizacji brakuje miejsca, prostownica przepływu jest szybkim i tanim rozwiązaniem: płyta perforowana o 40%–50% powierzchni otwartej, umieszczona 200–300 mm przed podgrzewaczem, zmniejsza odchylenie prędkości z 30% do poniżej 10%.

Jak rozmieścić zabezpieczenie przed przegrzaniem

Jeden punkt pomiaru temperatury nie wystarczy. Stosuj co najmniej trzy punkty: środek wylotu, krawędź wylotu i okolice powierzchni elementu. Temperaturę powierzchni elementu mierz termoparą w osłonie zamocowaną do ścianki rurki, odcinając moc natychmiast po przekroczeniu wartości zadanej.

Przełącznik przepływu powietrza musi być zblokowany z wentylatorem. Jeśli wentylator stanie, a podgrzewacz pozostanie pod napięciem, elementy rozżarzą się na czerwono w kilka minut — to najczęstsza przyczyna wypadków na obiekcie.

Częsta pułapka

Wiele projektów wymiaruje pod «temperaturę wylotu», pomijając sezonowe zmiany temperatury wlotu. Przy wlocie −5°C zimą i 35°C latem ta sama moc daje 40°C różnicy temperatury wylotu. Wymiaruj na przypadek najgorszy albo zastosuj regulację mocy SCR, aby wydajność automatycznie podążała za temperaturą wlotu.

Sama konstrukcja podgrzewacza kanałowego nie jest skomplikowana; trudne jest dopasowanie jej do wentylatora, kanału i układu sterowania. Każde niedopasowanie tych trzech ujawnia się jako «nierówna temperatura» albo «przepalone elementy».