Grzałki ceramiczne – typy, zastosowania i najważniejsze zalety

Na tej stronie znajdziesz kompleksowe kompendium wiedzy na temat szeroko stosowanych w różnych urządzeniach grzałek ceramicznych. Z tego tekstu dowiesz się między innymi:

  • Czym jest grzałka ceramiczna?
  • Jak działają grzałki ceramiczne?
  • Jakie są rodzaje grzałek ceramicznych?
  • Jakie są najważniejsze zalety grzałek ceramicznych?

Grzałka ceramiczna – co to takiego?

Zacznijmy od podstawowej definicji. Grzałka ceramiczna to rodzaj grzałki elektrycznej, która wykorzystuje ceramiczne elementy grzejne o dodatnim współczynniku temperaturowym PTC (z ang. Positive Temperature Coefficient). Stosowane w grzałkach materiały ceramiczne mają wystarczającą rezystancję elektryczną i przewodność cieplną, aby generować i przewodzić ciepło podczas przepływu przez nie prądu. Grzałki ceramiczne charakteryzują się dużą wytrzymałością i trwałością. Dlatego dobrze sprawdzają się jako element grzewczy. Sam element grzejny grzałki ceramicznej wykonany jest z czystego materiału ceramicznego. Do budowy przemysłowych grzałek ceramicznych wykorzystuje się jednak także inne materiały – głównie metale. Materiał ceramiczny w grzałce pełni funkcję izolatora, ale jednocześnie przewodzi ciepło do otoczenia, co minimalizuje straty ciepła i energii związane z nieizolowanym drutem oporowym.

Elektryczne grzałki ceramiczne są stosowane w szerokiej gamie procesów przemysłowych, takich jak suszenie, formowanie i topienie produktów. Wykorzystuje się je także w ogrzewaniu pomieszczeń. W wielu przypadkach jest to szybkie, bezpieczne i czyste źródło ciepła.

Jak działają grzałki ceramiczne?

Wiemy już, co to jest grzałka ceramiczna, sprawdźmy teraz, jak działa to urządzenie. Kluczowe dla działania grzałek ceramicznych jest zjawisko nagrzewania rezystancyjnego (oporowego). W dużym uproszczeniu zjawisko to polega na wytwarzaniu ciepła w wyniku przepływu prądu elektrycznego. Ciało, przez które przepływa prąd, nagrzewa się i oddaje ciepło do otoczenia.

Naukowe podstawy tego zjawiska opisuje prawo Joule’a

Ilość ciepła wydzielanego w czasie przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektryczny jest wprost proporcjonalna do iloczynu oporu elektrycznego przewodnika, kwadratu natężenia prądu i czasu jego przepływu.

Zjawisko to jest korzystne w przypadku grzałek i grzejników. Jest jednak niepożądane w trakcie przesyłania energii czy pracy wielu urządzeń.

Mechanizm przekazywania ciepła w grzałkach ceramicznych

Grzałki ceramiczne, w zależności od typu, przekazują ciepło do otoczenia poprzez konwekcję, przewodzenie lub promieniowanie. Przewodzenie polega na przeniesieniu ciepła między dwoma obiektami stykającymi się ze sobą. Konwekcja to przekazanie ciepła między cieczami i gazami. W konwekcyjnych grzejnikach ceramicznych powietrze przepływa przez rozgrzany element grzejny, podnosząc temperaturę otoczenia. Wreszcie, w przypadku promieniowania cieplnego energia termiczna jest emitowana bezpośrednio do znajdujących się w pobliżu obiektów i osób w postaci fal elektromagnetycznych.

PTC – dodatni współczynnik temperaturowy

Jeśli opór (rezystancja) materiału rośnie wraz ze wzrostem temperatury, mówimy o dodatnim współczynniku temperaturowym. Ceramika jest półprzewodnikiem, który wykazuje właśnie takie właściwości.

Gdy temperatura ceramicznego elementu grzejnego wzrośnie do określonego punktu, jego opór zwiększy się w sposób nieskończony, co spowoduje przerwanie przepływu prądu i produkcji ciepła. Temperatura zadana zależy od składu ceramicznego materiału. Dzięki tej samoregulacji grzałki ceramiczne dostosowują się do temperatury otoczenia i nie produkują więcej ciepła niż potrzeba, zapobiegając nadmiernemu przegrzaniu. Zapewnia to bezpieczniejszą pracę w porównaniu z elementami grzejnymi wykonanymi np. z metalu.

Rodzaje i zastosowania grzałek ceramicznych

Grzałki ceramiczne są stosowane zarówno w złożonych procesach przemysłowych, jak i w wielu popularnych urządzeniach AGD. Oczywiście grzałki te różnią się znacząco parametrami i budową. W naszej ofercie dostępne są tworzone na zamówienie grzałki ceramiczne dopasowane do indywidualnych rozwiązań. Wybrane typy grzałek ceramicznych opisaliśmy poniżej.

Grzałki opaskowe ceramiczne i mikanitowe

Grzałki ceramiczne opaskowe zbudowane są z drutów lub taśm oporowych nawiniętych na elementy ceramiczne. Całość zamknięta jest w opasce wykonanej zwykle z wysokogatunkowej stali nierdzewnej. Opaska ta umożliwia montaż grzałki na elemencie cylindrycznym. Stosuje się je między innymi do wtryskarek tworzyw sztucznych.

Grzałki ceramiczne opaskowe używane są do ogrzewania zawartości cylindrycznych zbiorników, rur i przewodów od strony zewnętrznych ścianek. Mocowane są do nich za pomocą opasek, których średnicę można regulować w określonym zakresie. Dostępne są różne rodzaje konstrukcji opaskowych umożliwiających skuteczne przyleganie grzałki do powierzchni zbiornika lub przewodu. Interesują Cię grzałki opaskowe dostosowane do konkretnych rozwiązań? Skontaktuj się z naszym działem sprzedaży!

Bardzo podobną budowę mają także grzałki opaskowe mikanitowe. Podstawowa różnica polega na zastosowaniu izolacji z mikanitu w miejsce wkładu ceramicznego. To, jak zbudowane są grzałki mikanitowe opaskowe możesz zobaczyć na poniższym schemacie.

Grzałki galwaniczne (zanurzeniowe)

Grzałki galwaniczne to kolejny rodzaj grzałek, w których wykorzystywane są ceramiczne wkłady grzejne. Grzałki galwaniczne przeznaczone są do bezpośredniego ogrzewania cieczy w zbiornikach i wannach. Taka grzałka składa się osłony (dopasowanej do rodzaju podgrzewanej cieczy), ceramicznego wkładu grzejnego oraz głowicy z polipropylenu, która osłania przyłącze prądu. W naszej ofercie dostępne są grzałki galwaniczne na zamówienie realizowane według specyfikacji dostarczonych przez klienta. Jesteśmy w stanie dopasować parametry i dane techniczne grzałki do konkretnych zastosowań.

Grzałki rurkowe

W przypadku grzałek rurkowych drut oporowy z ceramicznym izolatorem umieszczone są w metalowej rurce, która stanowi ochronę przed utlenianiem i korozją, a także zwiększa bezpieczeństwo i efektywność grzania. W grzałkach rurkowych wykorzystuje się zazwyczaj tlenek magnezu, który cechuje się dużą wytrzymałością dielektryczną i przewodnością cieplną. Grzałki rurkowe to także część naszej stałej oferty.

Schemat budowy grzałki rurkowe wygląda następująco:

O grzałce rurkowej ceramicznej mówimy w sytuacji, gdy rolę materiału izolacyjnego pełni element ceramiczny.

Grzałki ceramiczne – najważniejsze zalety

Grzałki ceramiczne to elementy grzejne o wielu zaletach. Mają one szerokie spektrum zastosowań w przemyśle.

  • Grzałki ceramiczne zasilane są energią elektryczną, są więc czystym i bezemisyjnym źródłem ciepła.
  • Ceramiczne elementy grzejne mają bardzo szeroki zakres zastosowań. Od specjalistycznych gałęzi przemysłu, przez ogrzewanie pomieszczeń, aż po stosowane na co dzień urządzenia AGD.
  • Grzałki ceramiczne to rozwiązanie bezpieczne, które w zastosowaniach przemysłowych minimalizuje ryzyko pożarowe. Zastosowanie ceramicznych izolatorów minimalizuje także ryzyko powstania przypadkowej iskry, która mogłaby zapalić materiały łatwopalne. Należy jednak przestrzegać podstawowych zasad bezpieczeństwa podczas użytkowania urządzeń elektrycznych z grzałkami ceramicznymi i zachować odpowiednią odległość od odkrytych elementów grzejnych.
  • Są zwarte i kompaktowe, generując sporo ciepła mimo niewielkich rozmiarów.
  • Grzałki ceramiczne można łatwo łączyć z takimi elementami jak termostaty, termopary, termistory, panele sterujące i innymi urządzeniami, umożliwiającymi lepszą kontrolę procesu grzania i zwiększające bezpieczeństwo.

Ceramiczne elementy grzejne podsumowanie najważniejszych informacji

  • Grzałki ceramiczne to elektryczne grzałki wykorzystujące ceramiczny element grzejny o dodatnim współczynniku temperaturowym (PTC). Element może być wykonany z czystej ceramiki lub kompozytu metalu i ceramiki.
  • Grzałki ceramiczne mają szerokie zastosowanie w procesach przemysłowych i ogrzewaniu pomieszczeń.
  • Grzanie rezystancyjne (oporowe) to zjawisko wytwarzania ciepła podczas przepływu prądu przez materiał rezystancyjny.
  • Wytworzone ciepło przekazywane jest do otoczenia poprzez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie.
  • Wyróżniamy różne rodzaje grzałek ceramicznych, między innymi grzałki opaskowe, zanurzeniowe rurkowe, płaskie, wkładkowe. Wspólnym mianownikiem jest zastosowanie ceramicznego elementu grzejnego.

Czytaj także: