Mengenal sejarah dan jenis Elemen Pemanas

Bagaimana Elemen Pemanas Bekerja

Elemen pemanas adalah bagian dari kehidupan kita sehari-hari. Ketika kita bangun dari tempat tidur dan menyalakan termostat, mandi air panas, mengeringkan dan mengeriting rambut kita, menyeduh kopi atau teh, memasak sarapan dan roti panggang, kita menggunakan berbagai jenis elemen pemanas.

Elemen-elemen ini sering tersembunyi di dalam peralatan dan perlengkapan yang kita gunakan, dan kita bahkan tidak melihatnya bekerja.

Elemen pemanas listrik adalah komponen yang mengubah energi listrik menjadi energi panas. Energi panas ini kemudian dapat digunakan untuk melakukan kerja.

Elemen pemanas terbuat dari bahan yang cukup kokoh untuk menahan siklus suhu tinggi dan rendah yang berulang tanpa meleleh atau rusak.

Mereka menggunakan radiasi, konduksi atau konveksi untuk meningkatkan suhu padatan, cairan, atau gas di sekitarnya. Misalnya, elemen pemanas di pengering rambut mentransfer panas yang dihasilkan melalui udara dengan menggunakan konveksi.

Elemen pemanas dalam pemanggang roti mentransfer panasnya ke roti menggunakan radiasi untuk menguapkan air dalam roti dan membuat roti panggang.

Untuk bahan yang akan dipertimbangkan untuk digunakan dalam elemen pemanas, bahan itu harus menahan aliran listrik ketika arus diterapkan padanya. Hambatan tersebut kemudian diubah dari energi listrik menjadi energi panas.

Besarnya energi panas yang dihasilkan berhubungan dengan seberapa besar bahan tersebut menahan arus listrik yang diberikan.

Resistivitas kawat elemen dengan panjang tertentu diukur berdasarkan berapa banyak hambatan yang ada per panjang dan luas penampang, dan diukur dalam Ohm per meter. Ohm kemudian dapat digunakan untuk menghitung kilowatt (kw) beban elemen.

Perhitungan khusus digunakan untuk mengukur resistivitas kawat elemen bulat, elemen pita, dan elemen melingkar atau spiral.

Peralatan yang Menggunakan Elemen Pemanas

Elemen pemanas berguna dalam pengaturan perumahan, komersial dan industri. Elemen pemanas di rumah dapat ditemukan di pemanas air listrik, oven , tungku , radiator dan pengering pakaian serta peralatan kecil dan besar lainnya.

Penggunaan komersial untuk elemen pemanas termasuk penghangat makanan, penggorengan, meja uap, mesin espresso, sauna, dan pembersih uap.

Elemen pemanas industri digunakan dalam perangkat medis, pemanas pipa, pompa difusi minyak, pemanas imersi cair, pemanas gas, kiln, dan pengawetan. Industri makanan, kaca , baja, keramik , dan elektronik adalah konsumen besar teknologi elemen panas.

Sejarah Elemen Pemanas

Thomas Edison dikreditkan dengan pertama kali menggunakan filamen karbon untuk membuat bola lampu pijar di akhir abad ke-18. Karena filamen menghasilkan cahaya pada suhu tinggi, penemuan elemen pemanas pertama dikaitkan dengannya.

Namun, elemen pemanas pertama yang dikembangkan secara khusus untuk menghasilkan panas tidak datang sampai nanti. Pada akhir abad ke-19, James Prescott Joule dan Julius Robert Mayer mengembangkan hukum pertama termodinamika, yang menjelaskan hubungan antara panas dan kerja.

Tidak lama kemudian para penemu mulai menerapkan informasi ini pada kreasi mereka. Pada tahun 1868, seorang pelukis London bernama Benjamin Waddy Maughan menemukan pemanas air gas pertama yang disebut geyser. Itu tidak aman untuk digunakan di lingkungan perumahan karena tidak memiliki ventilasi untuk uap yang dihasilkan.

Sementara Albert Marsh dikreditkan dengan menemukan pemanas listrik pertama, ia menemukan chromel (sekarang disebut NiChrome), paduan nikel dan krom, pada tahun 1905. Itu 300 kali lebih panas daripada elemen pesaing, dan dipatenkan pada tahun 1906.

Chromel Marsh segera digunakan pada pemanas listrik. Pada tahun 1909, General Electric memasarkan pemanggang roti pertamanya yang sukses menggunakan penemuan Marsh. Selama abad yang sama, ceret teh dialiri listrik.

Pertama mereka harus dipanaskan pada elemen melingkar, tetapi mereka kemudian dirancang dengan elemen pemanas listrik yang terpasang di dalamnya.

Penemu Amerika Edward G. Acheson menemukan silikon karbida pada tahun 1891. Dia mencoba menciptakan berlian buatan. Apa yang dia ciptakan adalah salah satu bahan sintetis paling keras yang ada yang juga dapat berfungsi sebagai semikonduktor.

Silikon karbida dapat ditemukan dalam elemen pemanas yang digunakan dalam aplikasi suhu tinggi. Maju cepat ke abad ke-21, dan elemen pemanas telah diperluas untuk mencakup banyak bahan, bentuk, ukuran, dan aplikasi yang berbeda.

Jenis Elemen Pemanas

Elemen Pemanas Kabel

Terbuat dari kawat yang dililitkan pada inti fiberglass dan diisolasi dengan PVC atau karet silikon.

Elemen Pemanas Kartrid

Perangkat yang menyediakan pemanasan lokal untuk berbagai aplikasi. Pemanas ini umumnya dimasukkan ke dalam suatu zat atau diposisikan untuk memanaskan area tertentu. Barang-barang ini biasanya dibuat dari tujuh bagian yang berbeda termasuk: koil pemanas, insulasi, penyegelan, selubung, kerapatan watt, jenis kawat timah dan terminasi.

Elemen Pemanas Keramik

• Digunakan dalam oven dan tungku suhu rendah dan tinggi. Mereka dapat ditemukan dalam bentuk silinder persegi panjang, persegi, datar, silinder atau parsial.

Elemen Pemanas Kumparan

• Umum di banyak produk dan memberikan panas ke area umum. Elemen pemanas dibentuk menjadi gulungan berdasarkan tujuan yang dimaksudkan; mereka dapat memancar bebas atau tertutup.

Elemen Pemanas Pengering

• Komponen logam yang menghantarkan panas di banyak produk, termasuk pengering pakaian dan pengering rambut.

Elemen Pemanas Listrik

• Elemen pemanas yang digunakan di dalam perangkat yang menggunakan listrik untuk memberi daya dan menghasilkan panas.

Elemen Pemanas Fleksibel

• Elemen yang sangat tipis yang memungkinkan ikatan ke berbagai bentuk dan senyawa untuk memberikan pemanasan secara langsung di tempat yang diperlukan.

Elemen Pemanas Kumparan

• Komponen pemanas di dalam semua pemanas listrik yang digunakan untuk pemanasan padat-ke-gas/cair dan pemanasan padat-ke-padat,Dikonfigurasi untuk memiliki luas permukaan yang besar tanpa memakan banyak ruang.

Elemen Pemanas Perendaman

• Biarkan pemanas listrik terendam dalam bahan cair atau gas yang sedang dipanaskan.

Elemen Pemanas Industri

• Mengubah energi listrik menjadi energi panas dan kemudian mentransfer energi panas tersebut ke udara, cair atau padat melalui konveksi atau konduksi.

Elemen Pemanas Inframerah

• Digunakan dalam pemanas inframerah, yang digunakan untuk banyak aplikasi. Elemen memanaskan permukaan, yang mendistribusikan panas.

elemen mika

• Seringkali dikemas dalam selubung baja dan memiliki pita atau gulungan kawat pada lembaran atau tabung mika dan diisolasi oleh mika.

Pemanasan Jenis Steker atau Rak

• Biasanya digunakan dalam tungku konveksi dan oven dengan pemanas koil terbuka. Jenis Plug / Rack sering merupakan perakitan elemen pemanas bersama-sama di rak atau steker.

Elemen Pemanas Kuarsa

• Biasanya digunakan dalam pemanas inframerah dan menyediakan sumber pemanasan cepat.

Elemen Pemanas Silikon-Karbida

• Digunakan dalam prosedur suhu tinggi dan di mana watt yang lebih tinggi diperlukan. Mereka biasanya elemen seperti tabung panjang.

Elemen Pemanas Tubular

• Sangat umum dan terkadang memiliki casing atau komponen pelindung dan dapat dibentuk sesuai aplikasi.

Bahan yang Digunakan untuk Membuat Elemen Pemanas

Manufaktur Dengan NiChrome

Yang terbuat dari NiChrome terdiri dari paduan 80% Nikel dan 20% Kromium. NiChrome yang fleksibel memudahkan untuk membentuk elemen menjadi bentuk dan ukuran apa pun yang diperlukan untuk penerapannya.

Titik leleh NiChrome 2550 derajat Fahrenheit dan ketahanannya terhadap oksidasi juga menjadikannya bahan yang populer untuk elemen pemanas.

Strip, kabel, dan/atau pita NiChrome dapat ditemukan di pemanggang roti, pengering rambut, dan pengering pakaian. Elemen pemanas NiChrome dapat dirancang untuk mencapai suhu maksimum 1300 derajat Fahrenheit.

Keramik PTC

Pemanas ruang keramik portabel sangat populer di rumah dan kantor. Ini menggunakan elemen keramik PTC (Positive Temperature Coefficient) untuk menghasilkan panas.

Alih-alih menggunakan kawat, elemen pemanas keramik PTC menggunakan chip keramik atau batu yang terbuat dari barium titanat atau komposit timbal titanat. Penggunaan keramik membantu membuat produk lebih aman dan tahan lama.

Elemen keramik lebih aman karena beroperasi pada 518 derajat Fahrenheit, dibandingkan dengan suhu berjalan 900 derajat Fahrenheit dari elemen logam tradisional.

silikon karbida

Elemen yang terbuat dari silikon karbida, atau SiC, dapat beroperasi pada suhu dan beban watt yang lebih tinggi daripada rekan logamnya. silikon karbida bisa mencapai 1625 derajat Celcius (2927 derajat Fahrenheit), dan datang dalam desain standar atau disesuaikan.

Karena kekerasan elemen SiC, mereka tidak kehilangan bentuknya pada suhu maksimum. Hal ini memungkinkan mereka untuk diintegrasikan ke dalam desain peralatan tanpa dukungan struktural yang diperlukan dengan elemen yang terbuat dari bahan lain.

Molibdenum Disilisida

Juga disebut MoSiO2 dan MolyD, elemen pemanas dapat mencapai setinggi 1850 derajat Celcius, atau 3362 derajat Fahrenheit. Molibdenum Disilisida digunakan dalam tungku listrik yang digunakan dalam industri elektronik, baja, keramik dan kaca.

Kuarsa dalam Elemen Pemanas

Karena kuarsa dapat membantu transmisi panas dari inti elemen pemanas dan dapat mentransfer panas dengan sedikit penyerapan, ini adalah pilihan populer di kalangan desainer.

Elemen kuarsa cepat panas dan digunakan dalam pemanas inframerah. Aplikasi industri umum dari elemen pemanas kuarsa adalah pengeringan cat, pengawetan film, thermoforming dan penyegelan perekat .

Besi tahan karat

Berguna dalam aplikasi perendaman air. Ketel dan peralatan pembuatan bir menggunakan stainless steel karena tidak berkarat, bahkan jika terkena air dalam waktu lama.

Pembuat bir listrik yang menggunakan elemen yang terbuat dari bahan selain baja tahan karat memerlukan anoda magnesium untuk mencegah dasar elemen berkarat.

Isolasi Mineral

Dapat digunakan tergantung pada aplikasi elemen pemanas yang diinginkan. Manfaat menggunakan insulasi mineral adalah lapisan teroksidasi dan memberikan perlindungan dari kerusakan lebih lanjut dari waktu ke waktu. Fiberglass , magnesium oksida dan mika semuanya digunakan untuk tujuan ini.

Menyesuaikan Elemen Pemanas

Elemen pemanas dapat disesuaikan untuk penggunaan tertentu. Mereka dapat dibuat dari nikel, besi, molibdenum dan keramik. Konfigurasi dapat berupa kawat, pita(pita), kumparan, keripik atau batu.

Aplikasi yang direncanakan menentukan ukuran dan bentuk elemen pemanas yang dibutuhkan. Misalnya, elemen di atas kompor listrik dan di dasar ketel perlu digulung dan pemanas pencelupan industri dibengkokkan menjadi bentuk jepit rambut.

Elemen tubular digunakan dalam oven listrik, pemanggang, peralatan difusi, pemanas perendaman air, dan ceret. Elemen luka mika dapat ditemukan di pemanas pita dan pemanggang roti.

Konvektor dan pemanas kipas menggunakan elemen pemanas spiral. Elemen pemanas fleksibel dapat dikonfigurasi agar sesuai dengan peralatan yang sangat khusus dalam industri medis, penerbangan, dan otomotif.

Biasanya terbuat dari foil tergores, elemen pemanas fleksibel dapat digunakan di layar LCD, peralatan optik, papan PC di komputer dan aplikasi yang melindungi perangkat luar ruang dari pembekuan.

Pemeliharaan Elemen Pemanas

Elemen pemanas biasanya gagal sebelum peralatan di sekitarnya gagal. Kadang-kadang lebih hemat biaya untuk mengganti alat atau peralatan daripada mengganti elemen pemanas. Ini adalah kasus dengan pengering rambut, pemanggang roti dan pemanas ruangan kecil.

Di lain waktu diinginkan untuk mengganti elemen untuk penggunaan lebih lanjut dari peralatannya. Ini adalah kasus dengan pemanas air, tungku dan oven. Diagram kawat yang ditemukan pada peralatan membantu menghilangkan elemen lama dan memasang serta memasang kembali elemen baru.

Panel mcb listrik mungkin perlu dibuka, karena digunakan untuk menyambungkan kabel pemanas ke kabel lain serta ke sumber listrik.

Selain elemen pemanas, beberapa aksesori diperlukan untuk penggunaan yang aman dan tepat. Misalnya, elemen pemanas air memerlukan cincin-o silikon untuk membentuk segel yang tepat. Kabel, klip, dan baut yang dikepang digunakan dalam tungku listrik. Kotak listrik, kabel daya, ekstensi, dan adaptor juga digunakan dalam berbagai aplikasi.

Standar dan Spesifikasi untuk Elemen Pemanas

Kepatuhan UL (Underwriters Laboratories) diperlukan dari semua produsen elemen pemanas untuk memastikan penggunaan yang aman. Standar UL 197, UL 499, dan UL 1030 berlaku untuk peralatan memasak listrik komersial dan peralatan pemanas listrik.

Spesifikasi desain elemen pemanas berselubung listrik harus memenuhi standar untuk mendapatkan persetujuan. Pemanas saluran listrik harus memenuhi UL 1996 agar sesuai.

Kode Listrik Nasional (NFPA 70) memberikan standar untuk pemasangan kabel listrik, yang mencakup elemen pemanas. Meskipun ini bukan hukum federal, banyak negara bagian telah mengadopsi pedomannya.

Hal-hal yang Perlu Dipertimbangkan Sebelum Memilih merek elemen pemanas

Ada banyak produsen elemen pemanas yang bagus. Memilih produsen yang tepat adalah masalah penyesuaian dan tujuan penggunaan elemen pemanas yang dibutuhkan.

Misalnya, pemanggang roti memerlukan pita atau pita NiChrome kecil yang terbuka, radiator menggunakan batang panjang, beberapa pemanas ruangan menggunakan keramik PTC dan pemanas pompa difusi memerlukan proses khusus.

Saat memilih produsen, penting untuk memastikan kemampuan mereka memenuhi kebutuhan pelanggan sambil mempertahankan standar dan peraturan industri. Mereka harus tahu jenis elemen mana yang sesuai untuk aplikasi mana. 

Menggunakan elemen pemanas yang tidak tepat dapat mengakibatkan kerusakan pada produk, kebakaran, korsleting, dan kehilangan peralatan.

Banyak pertimbangan yang harus diperhatikan sebelum memilih produsen. Apakah sebagian besar produk dan suku cadang mereka dirancang untuk penggunaan perumahan, komersial atau industri? Apakah mereka sesuai dengan standar UL? Dapatkah calon pabrikan memproduksi elemen pemanas untuk kisaran suhu tertentu dan dari bahan yang diinginkan? 

Apakah mereka mengetahui standar industri untuk elemen pemanas dalam aplikasi yang berbeda? Apa saja yang termasuk dalam layanan pemeliharaan mereka? Apakah mereka memberikan garansi untuk setiap elemen dan suku cadang terkait yang dibeli dari mereka? 

Apa reputasi mereka di industri untuk waktu respons ketika elemen pengganti diperlukan? Jawaban atas semua pertanyaan ini dan lebih banyak lagi harus jelas sebelum bergerak maju. Memilih produsen dan jadwal perawatan yang tepat akan mendorong keamanan produk dan meningkatkan umur panjangnya.halaman ini .

Persyaratan Elemen Pemanas

• paduan : Suatu zat yang terbuat dari dua atau lebih logam atau dari logam dan non-logam yang melebur bersama saat meleleh.
• anil : Untuk memanaskan dan kemudian mendinginkan padatan (biasanya baja atau kaca) untuk pelunakan, pendinginan perlahan dalam tungku untuk menghasilkan bahan yang kurang rapuh.
• mematri :Penggabungan logam melalui penggunaan panas dan logam pengisi untuk membentuk sambungan yang kuat, logam pengisi biasanya paduan perak.
• BTU : Satuan Termal Inggris. Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan atau menurunkan suhu satu pon air satu derajat Fahrenheit.
• Karburasi :Untuk menggabungkan, seringkali logam, dengan karbon.
• Celsius: Skala suhu metrik di mana air membeku pada nol derajat dan mendidih pada 100 derajat, yang ditandai dengan simbol "C".
• Keramik:Setiap produk yang dibuat dari mineral bukan logam (tanah liat) dengan pembakaran pada suhu tinggi, contoh: porselen atau batu bata.
• Gulungan:Setiap elemen melingkar yang berfungsi sebagai sumber panas.
• kumparan kondensor :Dalam sistem pompa panas, koil menyerap panas dari luar.
• Pekerjaan saluran :Sebuah pipa atau saluran melalui mana udara disampaikan. Saluran biasanya terbuat dari logam, papan serat atau bahan yang fleksibel.
• DX :Ekspansi langsung; sistem di mana panas ditransfer oleh ekspansi langsung refrigeran.
• Fahrenheit :Skala suhu di mana air membeku pada 32 derajat dan mendidih pada 212 derajat; dilambangkan dengan huruf F.
• Batu bata tahan api :Batu bata yang dapat menahan suhu tinggi dan digunakan khusus untuk melapisi tungku atau perapian.
• Elemen Beralas :Sebuah elemen yang telah rusak dan menyentuh sesuatu logam, seperti sangkar yang seharusnya menahan elemen atau rumah elemen logam.
• Elemen pemanas:Komponen pemanas yang bertanggung jawab untuk melakukan panas.
• Inframerah:Gelombang tak terlihat, dirasakan sebagai panas, yang memiliki panjang lebih panjang dari cahaya tampak merah dan lebih pendek dari gelombang mikro.
• Kilowatt:Satuan ukuran energi 1000 watt.
• Mika:Mineral yang terbuat dari kristal kimia yang mengkilap, transparan, dan datar. Hal ini sering digunakan sebagai isolator listrik.
• Ruang Pleno:Sebuah ruang atau ducting yang digunakan untuk mendistribusikan udara secara merata dalam proses pendinginan, pemanasan, atau pelembaban.
• Beban Permukaan:Dapat ditentukan dengan membagi total beban bantalan dengan luas proyeksi bantalan (diameter dalam * lebar).
• Satuan panas:Pengukuran panas sama dengan 100.000 btu.
• Termokopel:Mengukur perbedaan potensial yang dibuat di persimpangan dua kabel logam berbeda yang diumpankan dari alat ukur.
• Termostat:Sebuah perangkat untuk mengontrol suhu.
• watt:Satuan meter-kilogram-detik daya yang sama dengan daya yang dihasilkan oleh arus satu ampere melintasi beda potensial satu volt, 1/746 tenaga kuda.