Vælg den rigtige overfladebelastning til dit varmelegeme

Hvad overfladebelastning betyder for varmelegemets ydeevne

Overfladebelastningen udtrykker, hvor meget effekt der afsættes pr. arealenhed på varmelegemets ydre overflade. Den beskrives i W/cm² og er en nøglefaktor for både virkningsgrad, levetid og termisk stabilitet. En for høj belastning øger risikoen for varmepunkter og ineffektiv varmeoverførsel, mens en for lav belastning kan give langsom opvarmning og unødvendigt store elementer.

Grundlæggende gælder, at jo højere overfladebelastning, desto højere bliver elementets temperatur – medmindre mediet effektivt kan optage varmen.

Hvorfor mediet er afgørende

Det medie, varmelegemet arbejder i, har stor indflydelse på, hvor høj en overfladebelastning der er forsvarlig. Luft har eksempelvis markant dårligere varmeledningsevne end vand, og kræver derfor lavere belastning for at undgå overophedning. I væsker som vand og olie afhænger belastningen i høj grad af flowet omkring elementet: jo større gennemstrømning, desto hurtigere fjernes varmen.

Som rettesnor gælder, at varmelegemer i:

• Naturligt ventileret luft typisk ligger i den lave ende af belastningsskalaen, da varmeafledningen er begrænset.
• Tvungen luftstrøm kan dimensioneres højere, fordi luftskiftet effektivt fører varmen væk.
• Vand tillader relativt høje belastninger, især hvor temperaturen holdes lav og flowet er højt.
• Olie kræver særligt forsigtige belastninger, da olier generelt leder varme dårligt.
• Metalkontakt, eksempelvis formvarmere, giver gode betingelser for varmeoverførsel, men kræver stadig omtanke for at undgå varmepunkter.

Materialets temperaturgrænser og deres betydning

Hver materialetype har sin egen maksimale overfladetemperatur. Rustfrit stål som AISI 304 egner sig eksempelvis til temperaturer op til cirka 650 °C, mens Incoloy 800/825 kan håndtere temperaturer helt op mod 900 °C. Titanium bruges primært i aggressive medier, men tåler kun omkring 400 °C.

Som tommelfingerregel bør driftstemperaturen ligge mindst 100–200 °C under materialets maksimumgrænse. Det giver varmelegemet en markant længere levetid og reducerer risikoen for overbelastning under varierende driftsforhold.

Typiske sammenhænge mellem belastning og overfladetemperatur

Selvom værdierne varierer efter konstruktion og drift, findes der generelle tendenser:

• I vand vil en belastning på 10–20 W/cm² typisk give en overfladetemperatur mellem cirka 120 og 180 °C.
• I olie giver en mere forsigtig belastning på 2–3 W/cm² overfladetemperaturer omkring 180 til 240 °C.
• I luft kan en belastning på 5–10 W/cm² føre til overfladetemperaturer i området 350 til 600 °C, afhængigt af luftflowet.

Disse spænd afspejler forskellene i varmeledningsevne mellem medierne og understreger behovet for præcis dimensionering.

Sådan dimensionerer du optimalt

En god tommelfingerregel er at dimensionere 10–20 % under den beregnede maksimumværdi. Det giver plads til naturlige variationer som belægninger, luftlommer, ændringer i flow eller svingende procesforhold.
Jo mere komplekst dit medie er – eksempelvis viskøse olier eller stillestående luft – desto vigtigere er det at vælge en lavere og mere konservativ belastning.

Et korrekt dimensioneret varmelegeme giver:

• Mere jævn varmefordeling
• Lavere risiko for termisk stress
• Lavere energiforbrug i drift
• Væsentligt længere levetid

Få professionel rådgivning om dimensionering

Har du brug for sparring om den rigtige overfladebelastning eller valg af materialer og konstruktioner, står vi klar til at hjælpe.

Du er altid velkommen til at kontakte os for en uforpligtende teknisk gennemgang. Ring på +45 7669 7090, eller skriv til info@newtronic.dk – så finder vi sammen den mest optimale løsning til dit anlæg.