Chauffages tubulaires
Éléments chauffants tubulaires droits et formés
Les résistances tubulaires constituent la principale source de chaleur dans la plupart des applications nécessitant un chauffage électrique. Elles s’adaptent parfaitement aux exigences de nombreuses applications. Les résistances tubulaires peuvent être utilisées sous leur forme droite ou courbées selon différentes formes. Elles peuvent être utilisées à l’air libre, fixées à une surface, encastrées ou moulées dans des métaux. Les résistances tubulaires peuvent atteindre des températures allant jusqu’à 815 °C (1500 °F).
Les résistances tubulaires Bucan utilisent un fil résistif en alliage nickel-chrome (80 % nickel, 20 % chrome) de haute qualité comme élément chauffant. Ce fil est soudé à ses deux extrémités à des broches qui constituent une section froide dont la longueur varie en fonction des exigences de l’application. L’ensemble fil-broches est centré avec précision à l’intérieur d’un tube métallique épais et surdimensionné, et noyé dans un isolant en oxyde de magnésium (MgO) pur à 96 %. Cet ensemble est ensuite compacté par un procédé de laminage qui réduit le diamètre extérieur du tube à sa taille finale et transforme la matrice de MgO en un solide extrêmement dur qui agit comme un excellent conducteur thermique et un isolant électrique à haute rigidité diélectrique. Enfin, les résistances sont recuites dans un four à haute température afin d’éliminer les contraintes internes accumulées pendant le processus de formage à froid par laminage et de les rendre plus souples. Les éléments chauffants sont ensuite façonnés selon des formes spécifiques ou fournis sous leur forme droite. Des connexions électriques appropriées sont ajoutées au produit final.
- Applications
- Caractéristiques
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- Accessoires
- Résiliations
- Conseils
- Étanchéité à l'humidité
Applications des résistances tubulaires
- Machines de formage
- Chauffage de moules et de plaques
- Immersion dans des liquides
- Chauffage par rayonnement et convection
- Intégration ou moulage dans du métal
Spécifications des réchauffeurs tubulaires
| Diamètre du tube (pouces) | Tension maximale | Ampérage maximal | Ohms minimum par longueur chauffée (pouces) | Ohms maximum par longueur chauffée (pouces) | Longueur minimale de la gaine (pouces) | Longueur maximale de la gaine (pouces) |
| 0.260 | 240 | 15 | 0.1 | 17 | 11 | 240 |
| 0.315 | 300 | 30 | 0.06 | 20 | 11 | 240 |
| 0.375 | 600 | 30 | 0.05 | 20 | 11 | 240 |
| 0.430 | 600 | 40 | 0.05 | 20 | 11 | 240 |
| 0.475 | 600 | 40 | 0.05 | 20 | 11 | 240 |
| Longueur totale (pouces) | 11-20 | 21-40 | 41-70 | 71-100 | 101-140 | 141-170 | 171-200 | 201+ |
| Tolérance sur la longueur de la gaine (+/- po) | 0.1 | 0.125 | 0.16 | 0.19 | 0.22 | 0.25 | 0.375 | 0.5 |
| Tolérance sur la longueur chauffée (+/- po) | 0.25 | 0.5 | 0.9 | 1.130 | 1.4 | 1.65 | 2 | 2.38 |
| Longueur minimale non chauffée (pouces) | 1 | 1.25 | 1.5 | 1.625 | 1.75 | 2.25 | 2.25 | 2.5 |
Les deux facteurs les plus critiques qui influencent la durabilité d’un réchauffeur tubulaire sont :
- Le matériau de la gaine
- La densité de puissance
La corrosivité du milieu et sa température de fonctionnement sont déterminantes pour le choix du matériau de la gaine. Le tableau ci-dessous présente différents matériaux de gaine, leurs températures maximales admissibles et les milieux dans lesquels ils sont recommandés.
La densité de puissance détermine la température que la gaine de l’élément chauffant atteindra dans des conditions d’application spécifiques.
| Matériau de la gaine | Température maximale de la gaine | Applications |
| Cuivre | 350°F | Immersion dans l’eau et les liquides non corrosifs à faible viscosité |
| Acier | 750°F | Huiles, cires, asphalte, moulé dans l’aluminium ou la fonte |
| Acier inoxydable 304-316 | 1200°F | Liquides corrosifs, industrie alimentaire, stérilisateurs |
| Incoloy | 1500°F | Air, liquides corrosifs, fixé par serrage sur des surfaces |
Facteurs à considérer lors du choix des densités de puissance pour les réchauffeurs électriques tubulaires avec thermostat
- Température de l’application
- Conditions de l’application
- Température maximale recommandée pour le matériau de gaine sélectionné (voir tableau ci-dessus).
- Densité de puissance maximale recommandée pour le matériau à chauffer. Le tableau ci-dessous présente certains matériaux courants avec leurs températures de fonctionnement maximales recommandées et leurs densités de puissance.
- En cas de formation possible de tartre ou de boues, les éléments chauffants doivent fonctionner à des densités de puissance plus faibles.
- Dans les applications par serrage, le graphique 1 (voir ci-dessous) montre la relation entre la densité de puissance des éléments chauffants, la température de fonctionnement requise et la température maximale cible de la gaine.
- Lors du chauffage de gaz, la vitesse du gaz entrant et sa température de sortie doivent être prises en compte dans les calculs de densité de puissance. Les graphiques 2, 3, 4 et 5 (voir ci-dessous) montrent la relation entre le débit d’air, sa température de sortie, la température de la gaine de l’élément chauffant sélectionné et la densité de puissance correspondante.
- En fonctionnement sous vide, la densité de puissance doit être réduite de 20 % à 30 %. En raison de l’absence d’air, les réchauffeurs sous vide transmettent principalement la chaleur par rayonnement.
Densités de puissance maximales pour diverses solutions – Réchauffeurs tubulaires pour eau
| Solution | Puissance maximale (W/in²) | Température maximale de fonctionnement (°F) |
| Acide acétique | 40 | 180 |
| Acide chromique | 40 | 180 |
| Acide citrique | 23 | 180 |
| Acide nitrique | 20-25 | 167 |
| Acide phosphorique | 25-28 | 180 |
| Solutions alcalines | 40 | 212 |
| Asphalte, goudron | 4-10 | 200-500 |
| Fioul lourd (Bunker C) | 10 | 160 |
| Soude caustique 2 % | 45 | 210 |
| Soude caustique 10 % | 25 | 210 |
| Soude caustique 75 % | 10 | 180 |
| Éthylène glycol | 30 | 300 |
| Préchauffage du fioul | 9 | 180 |
| Essence | 20 | 300 |
| Huile machine, SAE 30 | 18 | 250 |
| Huile minérale | 16-26 | 200-400 |
| Mélasse | 4-5 | 100 |
| Huiles caloporteuses | 12-20 | 500-650 |
| Huile végétale | 30-50 | 400 |
| Solution de dégraissage | 23 | 275 |
| Huile hydraulique | 12-15 | 100 |
| Phosphate de sodium | 40 | 212 |
| Trichloroéthylène | 23 | 150 |
| Eau propre | 55-80 | 212 |
| Eau déionisée | 60 | 212 |
| Eau déminéralisée | 60 | 212 |
La densité de puissance est déterminée par la formule suivante :
Raccord serti
| Réf. | *Matériau | Utilisé sur | Dimension du filetage | Dim. A | Dim. B |
| THF26C-B53 | Laiton | 0.260″ | 1/2 – 20 | 17/32″ | 3/4″ |
| THF31C-B53 | Laiton | 0.315″ | 1/2 – 20 | 17/32″ | 3/4″ |
| THF31C-B75 | Laiton | 0.315″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF37C-B75 | Laiton | 0.375″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF43C-B75 | Laiton | 0.430″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF43C-B87 | Laiton | 0.430″ | 5/8 – 18 | 7/8″ | 1″ |
*Des raccords dans différents matériaux sont disponibles
Raccord soudé
| Réf. | *Matériau | Utilisé sur | Dimension du filetage | Dim. A | Dim. B |
| THF26W-S53 | Inox SS304 | 0.260″ | 1/2 – 20 | 17/32″ | 3/4″ |
| THF31W-S53 | Inox SS304 | 0.315″ | 1/2 – 20 | 17/32″ | 3/4″ |
| THF31W-S75 | Inox SS304 | 0.315″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF37W-S75 | Inox SS304 | 0.375″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF43W-S75 | Inox SS304 | 0.430″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF43W-S87 | Inox SS304 | 0.430″ | 5/8 – 18 | 7/8″ | 1″ |
*Des raccords dans différents matériaux sont disponibles
Raccord brasé
| Réf. | *Matériau | Utilisé sur | Dimension du filetage | Dim. A | Dim. B |
| THF26B-B53 | Laiton | 0.260″ | 1/2 – 20 | 17/32″ | 3/4″ |
| THF31B-B53 | Laiton | 0.315″ | 1/2 – 20 | 17/32″ | 3/4″ |
| THF31B-B75 | Laiton | 0.315″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF37B-B75 | Laiton | 0.375″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF43B-B75 | Laiton | 0.430″ | 5/8 – 18 | 3/4″ | 1″ |
| THF43B-B87 | Laiton | 0.430″ | 5/8 – 18 | 7/8″ | 1″ |
*Des raccords dans différents matériaux sont disponibles
Collier en « C »
| Réf. | *Matériau | « C » |
| C15 | Inox SS304 | 1.5″ |
| C20 | Inox SS304 | 2″ |
Support de montage
| Réf. | *Matériau | Fig. n° |
| MB1000 | Acier | 1 |
| MB2000 | Acier | 2 |
Contactez-nous pour des réchauffeurs électriques tubulaires avec thermostat ou des résistances tubulaires électriques avec thermostat.
Cintrage
Les éléments chauffants tubulaires recuits peuvent être cintrés. Le rayon intérieur du cintrage ne doit pas être inférieur aux rayons recommandés indiqués dans le tableau ci-dessous. Pour des résultats optimaux, le cintrage doit commencer au centre de l’élément chauffant tubulaire et se poursuivre progressivement vers les extrémités. Il convient de veiller à ce que la connexion entre la broche froide et la bobine ne se trouve pas dans la zone de cintrage. Un dégagement minimum de 1/2 pouce doit séparer cette connexion du cintrage. Le schéma suivant fournit les indications nécessaires.
| Diamètre de la gaine (pouces) | Rayon de cintrage minimum en usine (pouces) | Rayon de cintrage minimum sur site (pouces) |
| 0,260 | 5/16 | 3/4 |
| 0,315 | 5/16 | 1 |
| 0,375 | 3/8 | 1 5/8 |
| 0,430 | 1/2 | 1 5/8 |
| 0,475 | 5/8 | 2 |
*Pour des rayons de cintrage plus petits, veuillez consulter notre usine.
Configurations de cintrage standard
Recompactage
Lors du cintrage des éléments chauffants tubulaires industriels, le matériau isolant en oxyde de magnésium (MgO) dur comme la roche se fissure, notamment au niveau des courbures prononcées. Ces fissures et fractures constituent des points faibles qui entraînent une surchauffe et une défaillance de la rigidité diélectrique. Ce problème est d’autant plus important dans des conditions de puissance ou de température élevées. Afin de rétablir la compacité et de prévenir les défaillances, il est nécessaire de recompresser les éléments aux endroits cintrés.
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Conseils de montage pour les résistances tubulaires à ailettes
- Les résistances tubulaires se dilatent lorsqu’elles sont chauffées. Il convient de prévoir une dilatation d’au moins 1 % de la longueur de l’élément et d’inclure un jeu suffisant dans la conception globale.
- Lorsqu’une résistance tubulaire est fixée à une surface, les vis de serrage centrales doivent être serrées complètement. Cependant, les vis de serrage d’extrémité doivent être serrées suffisamment pour maintenir la résistance en place tout en permettant sa dilatation. Cette procédure empêchera la résistance tubulaire de se détacher de la surface pendant le cycle de chauffage.
- Lorsque les résistances tubulaires sont placées dans des rainures, la profondeur de la rainure doit être inférieure au diamètre de la résistance de 0,008 à 0,010 pouce (0,2 à 0,25 mm) afin d’assurer un serrage adéquat.
- Les matériaux isolants (le cas échéant) ne doivent jamais être en contact direct avec les résistances. Un espace d’air doit séparer la gaine de la résistance du matériau isolant.
- Les bornes électriques des résistances tubulaires ne doivent pas être placées dans des zones sous vide ou chauffées.
Joints d’étanchéité résistants à l’humidité
L’isolant en oxyde de magnésium (MgO) à l’intérieur d’un élément chauffant tubulaire est très hygroscopique et peut absorber l’humidité par ses extrémités. Les joints d’étanchéité résistants à l’humidité constituent des barrières qui empêchent la pénétration de l’humidité et des contaminants.
Résine de silicone
Ce joint est une résine à base de silicone appliquée aux extrémités des éléments chauffants tubulaires. Le joint pénètre sur une courte longueur dans l’isolant en MgO et le transforme en un matériau résistant à l’humidité et à la contamination, adapté aux températures inférieures à 200 °C (390 °F).
Joint RTV
Il s’agit d’un joint en silicone vulcanisé à température ambiante, résistant à l’humidité et à la contamination jusqu’à 230 °C (450 °F).
Joint époxy
Il s’agit d’une résine liquide qui durcit sous l’effet de la chaleur. Cette barrière anti-humidité convient aux températures allant jusqu’à 120 °C (250 °F).
