Calentar eléctricamente un tubo de aluminio

Si necesita uniformidad de temperatura a lo largo de la superficie del tubo, su elección más razonable es el calentador resistivo bobinado # 2. El enfriador Peltier está absolutamente fuera de discusión, principalmente debido a que su geometría estándar no es tubular. El aire caliente tendrá puntos de entrada y salida y siempre habrá un gradiente de temperatura inherente.

En el caso de un calentador resistivo, el aislamiento no es un problema en este rango de temperatura, incluso cualquier cinta kapton hará el trabajo. El sensor de temperatura podría ser el propio cable, si se utiliza el material adecuado.

El calentamiento directo del tubo también es factible.

ADENDA: Supuse falsamente que el material a calentar está dentro del tubo. Parece que el tubo caliente (1000 mm x 70 mm de diámetro) se utiliza para formar y curar algunas láminas de plástico fuera del tubo. En este caso, es mejor calentar el tubo desde el interior con cualquier forma de cables resistivos u otros elementos de calor eléctrico, y tal vez llenarse con arena para proporcionar una distribución uniforme del calor. Los detalles dependerán de las pérdidas de calor esperadas en la superficie externa. Obviamente, una capa de cables sobre la superficie del tubo externo será propensa al desgaste mecánico, y la superficie del tubo sería un buen protector si los elementos del calentador se colocan en el interior.

Debido a que se espera que la temperatura de su tubo sea inferior a 100 C, el calentamiento por resistencia debe ser bastante simple. Use una envoltura única de algo como lámina de silicona con almohadilla Sil alrededor del tubo, luego enrolle su bobina resistiva. Luego otra capa de Silpad, y finalmente una capa de aislamiento térmico. Puede mejorar el rendimiento utilizando la cinta del calentador en lugar del cable estándar, ya que esto aumentará el área de la superficie de contacto.

La capa interna de Sil-pad hará dos cosas. Primero, aislará eléctricamente los devanados entre sí y del tubo. En segundo lugar, mejorará el acoplamiento térmico del cable al tubo. La capa exterior servirá para ayudar a inmovilizar los devanados y la capa de aislamiento aumentará la eficiencia del calentador.

Este enfoque no funcionará para temperaturas muy superiores a los 100 C, ya que la temperatura máxima para las cosas es aproximadamente 180 C. YMMV, por supuesto, ya que no ha especificado el flujo de calor que necesita en el tubo.

Yo sugeriría aire caliente como el más seguro. No veo por qué no se puede hacer uniforme, a menos que su tubo sea más largo que un metro más o menos. El aluminio tiene una conductividad térmica extremadamente buena, de hecho, te presionarán mucho para crear un punto caliente local.

Coloque su tubo dentro de otro de mayor diámetro y envíe aire caliente a través de la boquilla tangente para crear un vórtice en el espacio entre los tubos.

ACTUALIZACIÓN

¿Ha pensado en utilizar el calentador de cinta o el calentador de tambor? Esta es exactamente una aplicación para la que están hechos. Todos los problemas de seguridad / aislamiento ya se han resuelto y los fabricantes también venden cajas de control para ellos.

Un tubo puede calentarse colocando un alambre caliente sobre su eje; largo Las lámparas de cuarzo se utilizan así en impresoras láser para calentar los rodillos del fusor. Esto funciona mejor si la superficie del tubo interior se oscurece.

1. Peltier es relativamente caro y complicado de implementar. Requiere limitación de corriente. La longevidad puede ser menos que ideal.

2. Un cable de calentamiento resistivo parece ser la opción más directa con diferencia. Puede ser el tipo de componente eléctrico más simple que existe. Sí, puede ser aislado eléctricamente con relativa facilidad. Y si lo aísla térmicamente del entorno (también es fácil), la conductividad térmica entre el cable y el tubo se vuelve un poco menos crítica.

3. La inducción de nuevo es más complicada que un cable resistivo. Supongo que necesitaría diseñar o encontrar un controlador de CA adecuado, y diseñar y hacer una bobina de inducción. No necesariamente trivial.

Supongo que el rápido tiempo de calentamiento no es esencial, pero que probablemente desee cierto grado de control de la temperatura.

Con un cable de calefacción, esto se puede hacer tan simple como con un termostato para encender y apagar el cable de calefacción. Si desea actualizar más tarde, tampoco sería muy complicado: por ejemplo, podría reemplazar el termostato con un sensor de temperatura conectado a un controlador PID que genera PWM lento para encender y apagar el cable de calefacción con un MOSFET. En otras palabras, puede hacer que sea tan simple o sofisticado como quiera.

El calentamiento inductivo solo necesita conductancia. Ciertamente puedes calentarlo inductivamente. Tienes que encontrar una frecuencia que sea lo suficientemente alta pero no demasiado alta. En algún lugar alrededor de un par de kHz supongo. Pero no ha dicho nada sobre el grosor, lo que afectaría la respuesta (suponiendo que haya una bobina de hélice a través del tubo o fuera del tubo).

Calentar aluminio envolviéndolo en un calentador es un poco difícil de hacer con precisión y eficiencia: el aluminio tiene una reflectividad masiva, lo que significa que en cualquier lugar no hay un contacto perfecto entre el calentador y el tubo, la radiación no transferirá mucha energía - Para que pueda obtener puntos fríos. La pasta térmica ayudaría mucho.

¿Has considerado calentarlo con vapor? Quiero decir, 100 grados, podría tener una configuración bastante simple para simplemente condensar el vapor uniformemente en el tubo, o en el tubo.

Suponiendo que es un mandril, lo que cuenta es el exterior. Gire de varilla de aluminio sólido. Perfore dos agujeros a lo largo.

Inserte un calentador de cartucho estándar en un orificio. Compra un repuesto. Los calentadores se queman eventualmente, incluso a 100 ° C.

Inserte un termopar estándar o RTD en el otro orificio. Preferiblemente ambos agujeros son ciegos. La carga de resorte con un adaptador de bayoneta es mejor para el sensor de temperatura y sigue las recomendaciones del fabricante para obtener la profundidad mínima del orificio.

Conecte un controlador de temperatura estándar (1/16 DIN o 1/8 DIN) con un SSR y una alimentación de red adecuados.

Establezca el punto de ajuste en 100 ° C (o lo que necesite), inicie el procedimiento de ajuste automático y espere a que se complete.

Fin.

Envuelva un poco de cable de calefacción aislado alrededor de la tubería. Este material se utiliza en la fabricación de mantas eléctricas y también para calentar camas de viveros (plantas).

Por ejemplo, Cable de calor y Cable de resistencia

ACTUALIZAR

Por alguna razón, pensé que el tubo era de aluminio tubular cuadrado que tendría una superficie plana. Estoy dejando la respuesta porque creo que los LED son una fuente de calor muy buena y eficiente. No tanto sin una superficie plana para montar.

FIN DE ACTUALIZACIÓN

Utilice una tira de LED verdes de alta potencia ineficientes con una T _j de 150 ° C. Los verdes porque son los menos eficientes cuando se miden en unidades radiométricas en lugar de luminosas. Menor eficiencia significa que más energía eléctrica se disipa como calor que luz.

Funcionaría mejor si los LED estuvieran cerrados o cubiertos.

La transferencia de calor conductiva sería muy eficiente.

Si se mantiene bajo 110 ° C, los LED durarán mucho tiempo. Perderán intensidad luminosa pero eso mejorará la eficiencia de generación de calor.

Podrías usar los LED de CoB y montarlos directamente en el aluminio. Muy fácil de montar y cablear. Dependiendo del grosor (más grueso es mejor) del aluminio, el calor probablemente se distribuirá de manera bastante uniforme.

Los CoB son una fuente de calor muy económica. Los uso mucho para una fuente de calor en experimentos térmicos.

Use un controlador de LED con retroceso térmico para ajustar la temperatura.

Solución fácil para aislar eléctricamente un cable resistivo - manguitos de fibra de vidrio para el cable, que funcionaría bien. Además, el vidrio es un buen conductor del calor, por lo que no aislaría térmicamente el cable NiChrome si lo utilizara (por eso lo usamos en nuestras cocinas). También sería una buena idea llenar el tubo con un aceite no conductor que tenga una alta temperatura de ignición.