Elemen Pemanas Air: Jenis, Kepadatan Watt, dan Panduan Pemilihan untuk Pembeli

Pemanas air komersial berukuran 50 galon yang mematikan pemutusnya setiap pagi pada jam 6 pagi biasanya memiliki satu penyebab: terbakar. elemen pemanas air . Setelah 30 tahun memproduksi pemanas imersi di Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. di Jiangsu, Tiongkok, teknisi kami telah menyaksikan empat pola kegagalan yang sama berulang di hotel, binatu, dan pabrik pengolahan makanan. Tak satu pun dari mereka yang acak. Masing-masing ditentukan beberapa minggu sebelumnya dengan spesifikasi yang mengabaikan kandungan kimia air, kepadatan watt, atau kondisi pemasangan.

Panduan ini memberi para insinyur pengadaan dan tim pemeliharaan kerangka kerja yang sama dengan yang kita gunakan di pabrik: bagaimana elemen pemanas air dibuat, mengapa elemen tersebut gagal, peringkat mana yang benar-benar mengontrol masa pakai, dan apa yang harus diverifikasi oleh pemasok sebelum pesanan dikirim.

Apa Itu Elemen Pemanas Air dan Mengapa Berhenti Berfungsi

Elemen pemanas air adalah kumparan resistif yang dibungkus dalam selubung logam dan dikemas dengan magnesium oksida yang dipadatkan, mengubah energi listrik menjadi panas melalui pemanasan Joule dan mentransfer panas tersebut ke air di sekitarnya melalui konduksi.

Konstruksinya mengikuti urutan standar di hampir semua produsen: kawat nikel-kromium 80/20 dililitkan pada penyangga keramik atau mika, dimasukkan ke dalam tabung tembaga, baja tahan karat, atau Incoloy, diisi dengan bubuk magnesium oksida, dan dipadatkan untuk menghasilkan fiksasi mekanis kumparan dan isolasi listrik. Pada rangkaian 220 V, elemen berkekuatan 3.000 W mengalirkan arus sebesar 13,6 A. Suhu selubung harus tetap di bawah sekitar 350°C pada titik terpanas dalam pengoperasian normal, dan di sinilah kerapatan watt ikut dibahas.

Empat penyebab umum kegagalan elemen pemanas air adalah:

1. Penembakan kering: menyalakan elemen tanpa ada air di atasnya. Temperatur selubung naik dari 100°C menjadi lebih dari 400°C dalam waktu kurang dari satu menit, memecahkan magnesium oksida dan menyebabkan korslet pada kumparan.
2. Akumulasi kerak: endapan kalsium karbonat mengisolasi selubung, suhu internal meningkat, dan kawat nikel-kromium teroksidasi sebelum waktunya.
3. Korosi: lubang klorida atau aksi galvanik membuka lubang jarum pada selubung, air masuk, dan resistansi isolasi runtuh.
4. Terminal longgar: resistansi tinggi pada sambungan memanaskan tiang, mengoksidasi pin, dan akhirnya melengkung di dalam penutup terminal.

Skala adalah yang paling dapat diprediksi dari keempatnya. Pada tingkat kesadahan kalsium 300 ppm, elemen dengan kepadatan tinggi biasanya akan menumbuhkan kerak yang terlihat dalam waktu empat hingga enam bulan. Menurunkan kerapatan watt di bawah 8 W/cm2 pada kekerasan yang sama akan menjaga selubung tetap cukup bersih untuk interval perawatan normal.

Kepadatan Watt Tinggi vs Kepadatan Watt Rendah: Pertukaran yang Menentukan Kehidupan Elemen

Kepadatan watt, yang didefinisikan sebagai watt elemen dibagi dengan luas permukaan selubung aktifnya dalam W/cm2, merupakan spesifikasi paling penting pada lembar data elemen pemanas air, karena menentukan suhu selubung dan laju pembentukan kerak.

Pertimbangkan elemen 3.000 W dengan luas selubung aktif 400 cm2: yaitu 7,5 W/cm2, desain dengan kepadatan rendah. Kompres 3.000 W yang sama menjadi 200 cm2 dan Anda mendapatkan 15 W/cm2, desain dengan kepadatan tinggi. Elemen berdensitas tinggi membuat tangki mencapai suhu beberapa menit lebih cepat, namun selubungnya jauh lebih panas. Skala yang menyentuh permukaan yang lebih panas akan menjadi kerak yang keras dan tersemen; pada permukaan yang lebih dingin ia tetap lunak dan luruh selama pemuaian dan kontraksi normal.

Elemen Pemanas Air Sekrup vs Flange: Gaya Pemasangan Yang Sesuai dengan Tangki Anda

Elemen berulir menjaga tangki berukuran kecil dan menengah tetap berjalan melalui bukaan berulir standar, sementara elemen flensa membawa watt tinggi ke kapal komersial dan industri melalui pelat yang dibaut.

Elemen pemanas air berulir, juga disebut elemen berulir atau sumbat sekrup, menggunakan ulir NPT atau BSP jantan, biasanya 1 inci pada pemanas air domestik dan 1,25 atau 2 inci pada tangki ekspor yang lebih besar. Elemennya berbentuk U, dimasukkan melalui lubang berulir di dinding tangki, dan tukang ledeng yang berkualifikasi dapat menggantinya dalam waktu sekitar 40 menit. Peringkat daya biasanya berkisar antara 1.500 W hingga 6.000 W. Xinghua Yading saat ini memproduksinya dalam versi tembaga, baja tahan karat, dan Incoloy agar sesuai dengan kandungan kimia air di pasar tujuan.

Elemen Pemanas Air Berulir Berulir untuk Tangki Elemen berulir atau sumbat sekrup ini cocok untuk pemanas air domestik dan ekspor yang memerlukan penggantian cepat. Tersedia dalam bahan tembaga, baja tahan karat, atau Incoloy, produk ini cocok dengan kisaran 1.500–6.000 W sebelumnya dan membantu memenuhi batas kepadatan watt sebelum beralih ke opsi flensa. Lihat Produk →

Elemen flensa dibaut ke flensa kawin yang dilas ke dinding tangki. Flensa berukuran 3 inci hingga 8 inci membawa beberapa tabung jepit rambut pada satu pelat, menyebarkan 6.000 W hingga lebih dari 60.000 W melintasi area selubung yang jauh lebih besar. Pemanas flensa adalah standar untuk boiler, tangki proses, dan bejana penyimpanan besar di mana satu elemen berulir tidak dapat menyuplai watt yang diperlukan tanpa melebihi batas kepadatan watt.

Flange Immersion Heater untuk Kapal Besar Setelah diskusi sekrup, pemanas flensa ini menangani 6.000 W hingga lebih dari 60.000 W di beberapa tabung jepit rambut. Pelat pemasangan berukuran 3 hingga 8 inci cocok untuk boiler dan tangki proses, sementara pilihan bahan selubung secara langsung memengaruhi ketahanan terhadap korosi dan kepadatan watt. Lihat Produk →

Bahan Selubung: Tembaga, Baja Tahan Karat, atau Incoloy

Bahan selubung menentukan ketahanan korosi elemen pemanas air, kepadatan watt maksimum yang aman, dan harga, sehingga pilihan harus mengikuti kimia air daripada harga katalog.

Tembaga menghantarkan panas sekitar 401 W/mK, kira-kira 25 kali lebih baik daripada baja tahan karat, sehingga selubung tembaga tetap lebih dingin pada beban watt yang sama dan dapat menghasilkan kepadatan watt yang lebih tinggi tanpa skala. Tembaga gagal jika air bersifat agresif: di bawah pH 6,5 akan menimbulkan korosi, dan kecepatan aliran tinggi mengikis logam lunak.

Baja tahan karat 304 adalah yang serba bisa. Ia menolak sebagian besar air minum, mencakup kisaran pH sekitar 6,5 hingga 9,5, dan mentolerir klorida hingga sekitar 200 ppm. Konduktivitas termalnya sekitar 16 W/mK jauh lebih rendah dibandingkan tembaga, sehingga kerapatan watt yang aman turun ke kisaran 8-12 W/cm2.

Stainless 316 menambahkan molibdenum untuk meningkatkan ketahanan klorida dan menyesuaikan persediaan yang diolah dengan kloramin atau diambil dari air tanah pesisir dengan 500 ppm klorida. Incoloy 825 menggabungkan nikel tinggi, kromium, molibdenum, dan tembaga untuk memberikan kombinasi terbaik antara ketahanan kerak dan ketahanan korosi, dan merupakan pilihan standar untuk pemanas air komersial di wilayah air sadah yang kesadahannya melebihi 300-400 ppm.

• Untuk air sadah di atas 200 ppm, pilih Incoloy 825.
• Pertahankan kerapatan watt antara 8 dan 10 W/cm2 apa pun bahan selubungnya.
• Jika tangki memiliki dua ketukan, pasang dua elemen berdensitas rendah, bukan satu unit berdensitas tinggi.
• Tanyakan kepada pabrik nilai suhu maksimum selubung elemen pada kepadatan watt yang Anda inginkan.

Pemeriksaan Kualitas Pabrik Yang Mencegah Kegagalan Dini

Elemen pemanas air meninggalkan pabrik yang andal hanya setelah melewati uji resistansi, dielektrik, insulasi, dan kontinuitas tanah, karena kegagalan yang penting di lapangan adalah kegagalan listrik sebelum kegagalan mekanis.

Batas kelulusan yang digunakan di laboratorium uji Xinghua Yading mencerminkan praktik industri yang umum: resistansi kumparan dalam 5 persen dari nilai pengenal, ketahanan dielektrik 1.500 VAC selama 60 detik tanpa kerusakan, resistansi insulasi di atas 100 megohm yang diukur pada 500 VDC, dan kontinuitas ground di bawah 0,1 ohm untuk bagian logam yang terbuka. Elemen produksi yang gagal dalam salah satu pengujian ini akan dihapus, bukan dikerjakan ulang.

Insinyur pengadaan harus meminta tiga dokumen kepada pemasok baru: nilai resistansi yang diukur dari batch sebenarnya, laporan pengujian dielektrik, dan foto sampel potongan yang menunjukkan pemadatan MgO. Pabrik yang memasok ketiganya tanpa hambatan mempunyai sistem mutu yang berfungsi. Sebuah pabrik yang tidak mampu akan berjuang untuk memberikan kinerja elemen pemanas air yang konsisten.

Servis yang terendam sepenuhnya memerlukan kepala terminal yang tersegel. Pada saluran pemanas flensa kami, blok terminal kedap air yang dibentuk menjauhkan kondensasi dari terminal aktif.

Pemanas Flange Tahan Air Sepenuhnya Terendam Pemanas flensa tersegel ini menambahkan kedap air IP68 untuk layanan cairan lembab atau terendam seluruhnya. Blok terminal yang dibentuk mencegah kondensasi pada bagian aktif, menjadikannya pilihan yang andal saat menentukan konfigurasi untuk lingkungan yang keras di samping dimensi dan voltase tangki Anda. Lihat Produk →

Jika Anda siap untuk menentukannya, kirimkan dimensi tangki Anda, analisis kesadahan air, voltase, dan waktu pemulihan yang diperlukan. Hubungi tim teknik kami dengan detail tersebut, dan kami akan mengonfirmasi konfigurasi sekrup atau flensa, bahan selubung, kepadatan watt, dan kinerja pemanasan yang dapat Anda harapkan.

FAQ Elemen Pemanas Air

Bagaimana saya tahu jika elemen pemanas air terbakar?

Ukur hambatan pada kedua terminal dengan multimeter. Elemen 3.000 W dengan nilai 220 V berbunyi sekitar 16 ohm saat sehat. Rangkaian terbuka berarti kumparan putus. Kemudian ukur dari setiap terminal ke selubung logam; setiap pembacaan di bawah beberapa megohm menunjukkan isolasi yang gagal, dan elemen tersebut harus diganti.

Berapa kepadatan watt yang harus saya pilih untuk air sadah?

Ketika kekerasan total kalsium karbonat di atas 200 ppm, pilih elemen dengan kepadatan rendah di bawah 8-10 W/cm2 dengan selubung Incoloy. Tembaga dengan kepadatan watt tinggi akan membentuk kerak keras dalam waktu enam bulan. Jika kesadahan melebihi 400 ppm, gunakan elemen flensa dengan luas selubung yang besar atau lunakkan air di bagian hulu.

Bisakah saya menjalankan elemen pemanas air 230 V dengan suplai 240 V?

Ya. Elemen dengan tegangan 230 V pada suplai 240 V mengkonsumsi watt sekitar 8,8 persen lebih banyak. Elemen dengan kepadatan rendah dapat mentolerir hal ini dengan mudah. Elemen dengan kepadatan tinggi yang sudah mendekati batas kepadatan wattnya mungkin akan mengalami masa pakai yang jauh lebih pendek. Jika suplai ditetapkan pada 240 V, pesanlah elemen dengan nilai 240 V.

Berapa lama elemen pemanas air bisa bertahan?

Dengan voltase yang benar, kepadatan watt rendah, dan bahan kimia air yang kompatibel, elemen sekrup dalam layanan perumahan biasanya bertahan 6-10 tahun. Elemen flensa komersial dengan pembersihan kerak secara teratur dapat bertahan selama 3-5 tahun. Satu api kering dapat menghancurkan jenis apa pun dalam waktu kurang dari satu menit.