در یک شرکت صنایع غذایی، دمای مواد اولیه بهصورت یکنواخت افزایش پیدا میکند تا زمانی که به دمای ۳۰ درجه سانتیگراد برسند. این افزایش دما برای بهتر مخلوط شدن مواد، لازم است. به نظر شما برای گرم کردن مواد اولیه از چه تجهیزی استفاده میشود؟
حتماً شما هم موافقید که بهترین گزینه المنت برقی است؛ اما نکته اینجا است که المنت چیست؟ و چه نوع المنتی باید انتخاب کنیم؟ برای این کار باید با ساختار المنت، نحوه عملکرد و انواع آن آشنا شوید. پس برای این که بتوانید المنت مناسب را در هر پروژهای انتخاب کنید، تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.
المنت چیست؟
المنت یک نوع عملگر در صنعت است. عملگر تجهیزی است که انرژی الکتریکی را به انرژیهای دیگر مثل گرما، نور، صوت یا حرکت مکانیکی تبدیل میکند. پس المنت عملگری است که انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل میکند. (شکل ۱)
مزایای استفاده از المنت در صنعت
یکی از مهمترین فرایندها در صنعت، فرایند (سیکل) گرما است. در تمامی کارخانههای خشک کردن میوه، تهیه کمپوت، تهیه سس، اکسترودر و…، اصلیترین فرایند، فرایند پخت (وابسته به حرارت) است. معمولاً المنتها وظیفه تامین حرارت را برعهده دارند. از جمله دلایل استفاده از المنت عبارتند از:
- المنت انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل میکند که یک انرژی تمیز (پاک) است. در صورتی که استفاده از مواد فسیلی (بنزین، گازوئیل و مازوت) باعث آلودگی محیط زیست میشود.
- انرژی الکتریکی نسبت به انرژیهای دیگر ارزانتر است.
- نصب، راهاندازی، نگهداری و تعمیرات المنت نسبت به سایر تجهیزاتِ تولید گرما (مانند مشعل گازی) بسیار آسانتر است.
- بهرهوری، کارایی و ایمنی المنت بیشتر است.
- هزینه تهیه المنت نسبت به تجهیزات گرمایی دیگر (مشعل گازی یا گازوئیلی) بسیار ارزانتر و مقرون به صرفهتر است.
ساختار داخلی المنت
حتماً شما هم، مانند اکثر افراد، فکر میکنید که المنت یک سیم با مقاومت بسیار بالا است؛ اما باید بگویم که این تصور شما نادرست است. زیرا در یک مدار، طبق قانون اهم (V=IR)، زمانی که ۲۲۰ ولت به مدار بدهید، اگر مقاومت بسیار بالا باشد، جریان خیلی کمی از مقاومت عبور میکند (به اصطلاح مقاومت بالا مانند مدار باز عمل میکند.)
پس المنت سیمی با مقاومت بسیار بالا است؛ اما جنس و ساختار سیم توانایی تحمل جریانهای الکتریکی و گرمایی بالا را دارد. زمانی که جریان الکتریکی از سیم عبور میکند، انرژی جنبشی الکترونها زیاد شده و به هم برخورد میکنند. برخورد الکترونها باعث ایجاد گرما میشود.
با توجه به شکل ۲، ساختار داخلی المنت تشکیل شده از:
سیم المنت
سیم المنت از جنسهای مختلفی ساخته میشود. این سیمها بر اساس جنس به دو دسته تقسیم میشود:
- سیم المنتهایی که در دماهای بالا در برابر اکسیداسیون مقاوم هستند، مانند آلیاژ کارباید سیلیکون، دی سیلیس مولیبدن، نیکل-کروم، آهن-کروم-آلومینیوم
- سیم المنتهایی که در دماهای بالا اکسید میشوند و فقط در محیط خلاء مورد استفاده قرار میگیرند، مانند گرافیت، تنگستن، تانتالیوم
در بازار معمولاً جنس سیم المنت از آلیاژ نیکل-کروم (Ni-Cr Alloy) یا آلیاژ آهن-کروم-آلومینیوم (Fe- Cr- Al Alloy) است.
بیشتر بدانید:
تعریف اکسیداسیون :
اکسیداسیون ترکیب یک فلز با اکسیژن در یک واکنش شیمیایی است. طی این واکنش شیمیایی، ماهیت فیزیکی فلز تغییر میکند.
غلاف
محفظهای است که سیم المنت و عایق الکتریکی در آن قرار میگیرد. سیم المنت بسیار نازک است، برای جلوگیری از پارگی آن در محیط و جلوگیری از برق گرفتگی باید از غلاف یا نگهدارنده استفاده شود.
جنس غلاف بسته به نوع سیال و محدوده دمای کاری انتخاب میشود. جنس غلاف المنت میتواند فولاد، فولاد ضد زنگ، آلیاژی از مس، سرامیک یا شیشهای باشد. به عنوان مثال، جنس غلاف المنتِ یک آبگرمکن برقی، چون در آب قرار میگیرد باید از نوع فولاد ضد زنگ یا آلیاژ مسی انتخاب شود.
بیشتر بدانید
فولاد استنلس استیل (Stainless Steel) یا ضد زنگ، نوعی آلیاژ فولادی است که برای محیطهای خورنده (اسیدی یا بازی) کاربرد دارد.
مواد عایق الکتریکی
داخل غلاف معمولاً از مواد عایق (مانند اکسید منیزیم) پر شده است، تا هنگام عبور جریان الکتریکی از سیم المنت، از برق گرفتگی جلوگیری شود.
تیغه یا ترمینال
تیغه یا ترمینال با جوش خاصی به سیم المنت متصل شده و برق از طریق ترمینال به سیم المنت وصل میشود.
کاربرد المنت در صنعت
المنت در فرایندهای بسیاری کاربرد دارد که مهمترین آنها عبارتند از:
- کوره ذوب فولاد (Steel Melting Furnace)
- دستگاه اکسترودر (Extruder Machine)
- صنایع غذایی (Food Industry)
- لوازم خانگی
- صنایع تولید سرامیک و شیشه (Ceramic and Glass Industries)
- صنایع تهویه مطبوع (Air Conditioning Industry)
- صنایع نفت و شیمیایی (Oil and Chemical Industries)
کاربرد المنت در اکسترودر چیست؟
دستگاه اکسترودر در صنعت پلاستیک بسیار پرکاربرد است. به زبان ساده، دستگاه اکسترودر استوانهای است که مواد اولیه پلیمری پودری در آن ریخته میشود و تحت فشار و گرما قرار می گیرند. یک ماردون (پیچِ مارپیچ) مواد را در داخل استوانه به سمت جلو حرکت میدهد.
مواد پودری در اثر گرما و فشار به خمیری یکدست تبدیل شده و از قالب خارج میشوند. یک یا چند المنت در اکسترودر وظیفه گرم کردن مواد را برعهده دارند. اکنون که میدانید المنت در بسیاری از صنایع کاربرد دارد، شاید بپرسید که چگونه المنت مورد نیاز را انتخاب کنم؟ قبل از هر چیز شما باید با انواع المنت آشنا شوید.
انواع المنت
المنت با توجه به کاربرد، به انواع زیر تقسیم میشوند:
المنت لولهای
- المنت لولهای یکی از رایجترین و پرمصرفترین المنتها است.
- این المنت برای گرم کردن مواد جامد، مایع و گاز استفاده میشود.
- المنت لولهای با توجه به شرایط محل نصب، به شکلهای گوناگون ساخته میشود. (شکل ۳)
- المنت سماور برقی یک المنت لولهای است.
- المنت لولهای در خشککنها، لوازم خانگی، صنایع شیشه، پلاستیک و سردخانه کاربرد دارد.
المنت فلنجی
- المنت فلنجی نوعی المنت لولهای است. در اصل تعدادی المنت لولهای در یک غلاف (فلنج) قرار گرفتهاند. (شکل ۴)
- این نوع بیشتر برای گرم کردن سیالات (مانند آب، روغن و گازها) استفاده میشود.
المنت داکت (پرهای)
- در این نوع، پرههای فلزی به المنت لولهای وصل شده است. زمانی که المنت گرم میشود، گرما به سرعت از المنت به پرهها انتقال داده میشود. در نتیجه، سطح بیشتری از المنت با هوای مجاور در تماس است و سرعت انتقال گرما به هوا افزایش مییابد. (شکل ۵)
- المنت پرهای بیشتر در سیستم تهویه (HVAC)، بخاری برقیهای فندار و خشککنها کاربرد دارد.
بیشتر بدانید
اکثر المنتهای پرهدار همراه با یک فن راهاندازی میشوند. دقت داشته باشید هوای آزاد به خاطر چگالی کمی که دارد، (خاصیت گازها) حرارت را کندتر از سیالات و جامدات انتقال میدهد. فن، هوای اطراف المنت را به گردش در میآورد. به این ترتیب، سرعت انتقال هوای گرم افزایش مییابد.
المنت کارتریجی
- این نوع المنت شبیه یک لوله است. (شکل ۶)
- المنت کارتریجی معمولاً از جنس فولاد ضد زنگ و در سایزهای مختلف تولید میشود.
- ترمینالهای تغذیه این المنت، از یک طرف لوله خارج شده است.
- از المنتهای کارتریجی اغلب برای گرم کردن فلزات و مواد جامد در دماهای بالا (حدوداً تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد) استفاده میشود.
- این المنت در تجهیزات پزشکی، صنایع غذایی، آزمایشگاهی، قالبگیری پلاستیک و بستهبندی کاربرد دارد.
المنت تسمهای
این نوع المنت برای گرم کردن مخازن کوچک، خطوط انتقال در صنایع شیمیایی، پلاستیک و ذوب کاربرد دارند.
المنتهای تسمهای به دو دسته تقسیم میشوند:
المنت تسمهای کمربندی فلزی
المنت تسمهای کمربندی فلزی تشکیل شده از: سیم المنت با آلیاژ نیکل و کروم، مواد عایقی (میکا) و غلاف از جنس فولاد ضد زنگ.
این المنت دمای عملیاتی بالا و سریعی دارد، یعنی سریع گرم و سرد میشود. (شکل ۷)
المنت تسمهای کمربندی سرامیکی
در این نوع، سیم المنت نیکل کروم بهصورت مارپیچ بین آجرهای سرامیکی قرار گرفته است. دور تا دور آجرها را یک روکش فلزی ضد زنگ استیل پوشانده شده است. این عمل باعث کاهش مصرف برق و هدر رفت گرما میشود. زیرا زمانی که المنت سرامیکی دما را به مقدار تنظیم شده رساند، برق المنت قطع میشود.
المنت سرامیکی به کندی گرما از دست میدهد و مدت زمان بیشتری نسبت به المنت تسمهای گرم میماند. به همین خاطر، مدت زمانِ خاموش بودن المنت سرامیکی بیشتر از المنت تسمهای است. یکی از ویژگیهای این المنت، قابل تعمیر بودن سرامیکهای آن است. (شکل ۷)
المنت تسمهای کمربندی در صنایع پارافینسازی بسیار پرکاربرد است. پارافین مادهای است که خیلی سریع از حالت مایع به جامد و بالعکس تبدیل میشود. اگر در سرتاسر مسیر انتقال پارافین، لولهها گرم نباشند، پارافین از حالت مایع به جامد تبدیل شده، که باعث اختلال و مشکل در سیستم میشود. برای حل این مشکل، المنتهای تسمهای کمربندی روی لولهها نصب میشوند.
المنت تسمهای تخت (Strip Heater)
این نوع المنت بهصورت تخت نصب میشود. در گرمایش هوا، طبخ غذا، خشککنها، دستهبندی و صنایع تولید پلاستیک کاربرد دارد.
المنت سیلیکون رابر (Silicone Rubber heater)
غلاف این نوع المنت از جنس سیلیکون ساخته شده و در برابر رطوبت و خورندگی مقاوم و بسیار انعطافپذیر است. (شکل ۹) البته برای دماهای پایین و متوسط (حداکثر ۲۶۰-۲۳۰ درجه سانتیگراد) قابل استفاده هستند. المنت سیلیکون رابر بیشتر در صنعت چاپ حرارتی (مانند چاپ روی لیوان) کاربرد دارد.
بیشتر بدانید:
المنت سیلیکونی را در حالی که روی سطح نصب نشده است، روشن نکنید. زیرا المنت تبادل حرارتی ندارد و آسیب میبیند.
المنت سیلیکون کارباید (Silicone Carbide Heating Element)
این المنت یک میله ساخته شده از سیلیکون کارباید با روکش محافظ در برابر خوردگی و سایش است. (شکل ۱۱) المنت سیلیکون کارباید برای حرارتهای بسیار بالا حدوداً ۱۸۰۰-۱۴۰۰ درجه سانتیگراد و در صنایع شیشه و سرامیک و کورههای حرارتی استفاده میشود.
المنت شیشهای (لامپ حرارتی یا المنت کوارتز)
- المنت شیشهای به لامپ حرارتی یا المنت کوارتز هم معروف است.
- این المنت از یک سیم المنت تشکیل شده است که به شکل فنر در یک غلاف شیشهای از جنس کوارتز قرار میگیرد. داخل محفظه شیشهای با گاز هالوژن پر شده است.
- این المنتها سرعت انتقال گرمای بالا و سریعی دارند و تا دمای حدود ۲۶۰۰ درجه سانتیگراد گرما تولید میکنند؛ اما در برابر تنش و ضربه مقاوم نیستند.
المنتهای شیشهای براساس نوع اتصال به دو دسته تقسیم میشوند:
۱. المنتهایی که در دو سر انتهای شیشه، ترمینالهای سرامیکی برای اتصال برق به سیم المنت نصب شده است. (مانند المنت بخاری برقی شکل ۱۲)
۲. المنتهایی که به شکل لوله هستند. یک سمت لوله بسته است و سر دیگر، محل اتصال ترمینالها است. این نوع المنت در مخازن مایعات بهویژه مایعات اسیدی استفاده میشود. (شکل۱۳)
پارامترهای موثر در انتخاب المنت
مشخصات الکتریکی
یکی از پارامترهای مهم برای انتخاب المنت، ولتاژ و توان کاری آن است. المنتها در دو ولتاژ متناوب (۲۲۰ یا ۳۸۰ ولت) یا ولتاژ مستقیم (ولتاژ DC) با توانهای مختلف تولید میشود.
نکته مهم: دقت داشته باشید که ولتاژ کاری المنت با ولتاژ منبع (ولتاژ برقی که به المنت وصل میشود) مطابقت داشته باشد.
چند مثال:
اگر یک المنت ۱۲۰ ولت متناوب ۲۰۰۰ واتی را به برق شهر (۲۲۰ ولت) وصل کنید، المنت میسوزد.
اگر یک المنت ۲۲۰ ولت ۲۰۰۰ واتی را به ولتاژ ۱۱۰ ولت وصل کنید، المنت گرمای مورد نیاز را تولید نمیکند. چون ولتاژ منبع کمتر از ولتاژ کاری المنت است.
محدوده دمای کاری
در یک فرایند باید براساس محدوده دمای کاری، المنت مناسب انتخاب شود.
چند مثال:
- المنت با سیم کروم-نیکل گرمایی تا حداکثر دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد تولید میکند.
- المنت با سیم آهن-کروم-آلومینیوم گرمایی تا حداکثر دمای ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد تولید میکند.
- المنت سیلیکون کارباید گرمای حداکثر تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد تولید میکند.
جنس غلاف و نوع سیال
با توجه به نوع سیال، غلاف المنت باید بهگونهای انتخاب شود که با سیال سازگاری داشته باشد. به عنوان مثال، المنت شیشهای در سیال یا مادهای که تنش بسیار دارد، مناسب نیست.
چگونه المنت انتخاب کنیم؟
به دو روش میتوان المنت را انتخاب کرد:
۱. مشاوره گرفتن از نمایندگیها و فروشندگان المنت
۲. استفاده از فرمولها برای محاسبه توان مورد نیاز المنت
توان المنت یکی از پارامترهای مهم در انتخاب المنت است. توان المنت برابر است با انرژی (کار انجام شده) تقسیم بر مدت زمان انجام کار.
توان بر حسب وات : P
کار انجام شده (انرژی گرمایی) بر حسب ژول :W
زمان بر حسب ثانیه:T
انرژی گرمایی یا همان کار انجام شده بر حسب ژول :Q
جرم بر حسب کیلوگرم:m
گرمای ویژه ماده:c
تغییرات دما برحسب درجه سانتیگراد:ΔΘ
یک مثال از انتخاب المنت
برای درک بهتر، فرض کنید کورهای دارید که میخواهید در مدت زمان نیم ساعت، یک قطعه آهن ۱۰۰ کیلوگرمی را به دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد برسانید. توان المنت چقدر میشود؟ (دمای محیط کوره را ۲۰ درجه سانتیگراد در نظر بگیرید.)
توان المنت باید ۲.۵ کیلو وات باشد.
بیشتر بدانید:
برای محاسبه توان المنت اگر جرم جسم بر حسب پوند و دما بر حسب فارنهایت باشد، میتوانید از فرمولهای زیر استفاده کنید:
توان بر حسب کیلو وات : P
زمان بر حسب ساعت :h
جرم بر حسب پوند :m
گرمای ویژه ماده :c
تغییرات دما برحسب درجه فارنهایت :ΔΘ
ضریب تبدیل:3412
نکته: هر یک کیلوگرم برابر ۲.۲۰ پوند است. برای تبدیل فارنهایت به سانتیگراد و بالعکس از فرمولهای زیر استفاده کنید.
نحوه سیمبندی المنت
نحوه سیمبندی المنتها بسیار آسان و ساده است. المنتها معمولاً با ولتاژ ۲۲۰ ولت کار میکنند، البته در صنعت، المنت سهفاز هم ساخته میشود.
- در المنت تکفاز، فاز و نول به دو سر ترمینال وصل میشود.
- المنت سهفاز ۴ سر سیم دارد که یک سر سیم به نول و سه سر دیگر آن به سه فاز وصل میشود.
نحوه انتخاب کلید حفاظتی برای المنت
باید دقت داشته باشید برای المنت هم مانند هر تجهیز الکتریکی دیگر باید سیم یا کابل مناسب و مدار حفاظتی (کلید مینیاتوری) در نظر گرفته شود، تا در زمان حادثه یا وقوع اتصالی، مدار برقرسانی المنت قطع شود.
طبق استاندارد IEC، کلید مینیاتوری باید توان تحمل جریان ۱۲۵٪ بزرگتر از جریان نامی المنت را داشته باشد. با دانستن توان خروجی و ولتاژ کاری المنت میتوانید بهراحتی از فرمول زیر، جریان نامی المنت را محاسبه کنید.
P=V*I
توان المنت : P
ٰولتاژ کاری المنت :V
جریان نامی المنت :I
برای آَشنایی بیشتر در رابطه با کلید حفاظت جریان، مقاله RCD یا کلید حفاظت جریان باقیمانده چیست؟ را مطالعه نمایید
بیایید برای درک بهتر با هم یک مثال را بررسی کنیم:
فرض کنید میخواهید برای یک المنت تکفازِ ۲۰۰۰ وات، کلید مینیاتوری و کابل مناسب انتخاب کنید.
ابتدا توان مصرفی را به ولتاژ کاری آن تقسیم کنید تا حداکثر جریان مصرفی را بدست آورید. ولتاژ کاری ۲۲۰ ولت است. بنابراین، جریان مصرفی برای المنت ۲۰۰۰ وات حدود ۹ آمپر خواهد بود.
بیایید برای درک بهتر با هم یک مثال را بررسی کنیم:
فرض کنید میخواهید برای یک المنت تکفازِ ۲۰۰۰ وات، کلید مینیاتوری و کابل مناسب انتخاب کنید.
ابتدا توان مصرفی را به ولتاژ کاری آن تقسیم کنید تا حداکثر جریان مصرفی را بدست آورید. ولتاژ کاری ۲۲۰ ولت است. بنابراین، جریان مصرفی برای المنت ۲۰۰۰ وات حدود ۹ آمپر خواهد بود.
برای انتخاب کلید مینیاتوری باید مقدار جریان المنت را در ۱.۲۵ ضرب کنید تا رنج مجاز جریان کلید مینیاتوری برای المنت مشخص شود.
با توجه به سایزهای کلید مینیاتوری موجود در بازار، باید یک کلید ۱۶ آمپری انتخاب شود.
برای انتخاب کابل با توجه به جریان نامی ۱۵ آمپر باید از روی جدول استاندارد سازندگان، سایز کابل را با توجه به مسافت انتخاب کنید.
نکته مهم: دقت کنید چون المنت مصرفکننده از نوع مقاومتی است، پس بهتر است مینیاتوری تیپ B در مدار نصب شود.
اگر میخواهید با کلید مینیاتوری و عملکرد آن بیشتر آشنا شوید، مقاله کلید مینیاتوری چیست؟ را بخوانید.
قیمت و برند سازنده
همانطور که میدانید، تنوع المنت بسیار زیاد است و با توجه به نوعی که انتخاب میشوند، قیمت المنت متفاوت خواهد بود. پس باید با توجه به نوع و سایز المنت از سازندگان المنت، استعلام قیمت بگیرید. از برندهای معروف میتوان به سازندگان زیر اشاره کرد.
- Backer Hotwatt
- Kerone
- Anupam
- تهران المنت
- تکنو المنت نور
- تکنو المنت صنعت
- الکترو رسا
اگر تجربهای در مورد کورههای ذوب در خلا و پمپهای خلا دارید، در کامنتها با ما در میان بگذارید.
منتظر کامنت های شما هستیم
جمعبندی
- المنت یک نوع عملگر است که در فرایندهای پخت و پیشگرم استفاده میشود.
- المنت تشکیل شده از: سیم المنت، غلاف، مواد عایق الکتریکی و ترمینال
- المنت انواع گوناگونی دارد. المنت تسمهای، المنت کمربندی سرامیکی، المنت سیلیکون کارباید و … از مهمترین انواع المنتها هستند.
- پارامترهای موثر در انتخاب المنت عبارتند از: مشخصات الکتریکی المنت، محدوده دمای کاری المنت، جنس غلاف و نوع سیال
سوالات متداول:
المنت فلنجدار، برای گرم کردن ماده داخل مخازن و دیگهای روغن استفاده میشود.
بله، المنتها در ولتاژهای کاری مختلفی تولید میشوند؛ تکفاز، سهفاز و جریان مستقیم. در زمان خرید به فروشنده، ولتاژ کاری را تاکید کنید.
المنتهای پرهای برای گرم کردن هوا و گازها استفاده میشود. چون هوا چگالی پایینی دارد، انتقال گرمایی به کندی انجام میشود. با استفاده از یک فن سرعت جریان انتقال هوا بیشتر شده و در نتیجه هوا سریعتر گرم میشود.
مقالهای که خواندید بخشی از مطالب دوره آموزش برق صنعتی ماهر است.
برای یادگیری 0 تا 100 این دوره کلیک کن.
اگر به دنبال افزایش مهارت خود در زمینه برق صنعتی هستید،
برای دریافت آموزشهای رایگان در این حوزه، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.
اوه! نتوانستیم جای گذاری فرمت را انجام بدیم.
سلام وقت بخیر.ببخشید چرا pdf مقالاتتون رو نمیزارین چندماه پیش گفتین به زودی pdf همه مقالات سایت رو قرار میدین ولی حتی مقالاتی هم که جدید میزارید pdf براشون نمیزارین؟؟
سلام وقت بخیر، فایل PDF مقاله المنت این هفته در سایت بارگذاری خواهد شد.