المنت

المنت‌ ها، یک نوع رشته سیم نیمه هادی هستند که مقاومت و خاصیت داغ شوندگی بالایی دارند. در مقابل سیم‌های ساده، المنتها می‌توانند جریان الکتریکی بسیار زیادی را تحمل کنند.

به عنوان مثال، اگر جریان الکتریکی زیادی در یک سیم نازک ساده به شکل المنت برقرار شود (که اتصال کوتاه است)، سیم در عرض چند صدم ثانیه ذوب می‌شود، اما المنتها این خاصیت را ندارند و در برابر جریان‌های بسیار زیاد، قادر به تحمل می‌باشند.

به طور کلی، المنتها با توان‌ها و قدرت‌های متفاوتی در بازار موجود هستند و با قیمت‌های مختلف قابل دسترسی هستند. این قطعات با خاصیت داغ شوندگی و تحمل جریان الکتریکی بالا، در بسیاری از وسایل برقی و خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند و نقش مهمی در عملکرد و کارایی این وسایل دارند.

المنتهای گرمایی یک عنصر مهم در صنعت است که برای تولید حرارت به کار می‌رود. این المنتها بر اساس اصول مقاومت الکتریکی عمل می‌کنند و با استفاده از یک سیم مقاومتی، حرارت تولید می‌کنند.

این سیم مقاومتی در داخل یک استوانه از جنس سرامیک یا خاک نسوز قرار دارد و با گذراندن جریان الکتریکی از آن، گرما تولید می‌شود. این المنتها در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، تجهیزات پزشکی، صنایع غذایی و بسیاری از ماشین‌آلات صنعتی استفاده می‌شوند.

سیم المنتها به تنهایی قابل استفاده نیست و نیاز به روکش عایق دارد. استفاده از سیم المنتها بدون روکش عایق، با خطراتی همراه است. اولاً، اتصال الکتریکی ممکن است باعث برق گرفتگی شود. ثانیاً، انتقال دما به صورت کند انجام می‌شود و این می‌تواند منجر به شکستگی سیم المنتها شود. بنابراین، سیم المنتها درون روکش‌های عایق شده قرار می‌گیرند. این روکش‌ها علاوه بر بهبود انتقال دما، احتمال برق گرفتگی و اتصال الکتریکی را به صفر می‌رسانند.

المنتهای حرارتی به دلیل عبور جریان الکتریکی از آن‌ ها، حرارت تولید می ‌کنند. برای جلوگیری از فشار های الکتریکی در المنتهای حرارتی، از محافظ حرارتی استفاده می ‌شود. محافظ حرارتی در واقع یک پوشش عایقی است که بر روی المنتهای حرارتی قرار می ‌گیرد و از تماس المنتها با محیط و تولید حرارت بیش از حد جلوگیری می‌ کند. این پوشش عایقی معمولاً از جنس سیلیکون، فیبر شیشه‌ای و یا کربن سرامیکی ساخته می ‌شود.

انواع المنتها

در این بخش ابتدا به معرفی المنت حرارتی و انواع گوناگون آن میپردازیم تا به کاربرد آن در صنعت و حتی لوازم برقی خانگی برسیم. شاید برای شما هم سوال شده باشد که مقاومت درون المنتها چگونه جریانی پیدا میکند. که گاهی اوقات به دمای حتی 1200 درجه سانتی گراد میرسند.

هیتر یک نوع مقاومت الکتریکی میباشد که اغلب در قالب یک سیم با آلیاژ نیکل کروم میباشد. بهترین حالت استفاده از این سیم در انواع المنتها اعم از

•  میله ای
•  فلنج دار
• فین دار، پره ای
• سماوری
• آبگرمکنی
• مخزنی
• سرامیکی

در المنتهای میله ای متریالی داریم که اعم از لوله،خاک نسوز و سیم المنت است. این نوع در مدل های مختلف خمکاری میکنیم و آن را اصولا به درخواست متقاضی یا طبق نمونه آن درست میکنیم. المنتها را در قطرها و طول های مختلف میتوان ساخت. این نوع در 2 مدل داخل آب و در هوای خشک استفاده میشود.

 فلنج دار

المنتهای حرارتی است که در صنعت به کار می رود. این شبیه به المنتهای میله ای هستند، با این تفاوت که یک فلنج به قسمت بالای آن جوش داده شده است. از این نوع  در ساخت مخازن، تانکر ها و استخر ها استفاده می ‌شود.

المنت سرامیکی یکی از انواع المنتهای گرمایی پرطرفدار در صنعت است. این المنتها به دلیل ویژگی‌های خاص خود، مانند مقاومت در برابر اسید و توانایی انتشار مادون قرمز، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند.

هیتر حلقه‌ای، یکی از نمونه‌های سرامیکی است که به صورت یک حلقه کوچک و باریک ساخته می‌شود و قابلیت ایجاد حرارت مورد نیاز را داراست. همچنین المنتهای سرامیکی به دلیل مقاومت بالا در برابر اسید و توانایی تابش مادون قرمز، در صنایع شیمیایی، پزشکی و حتی در دستگاه‌های حرارتی استفاده می‌شوند.

اگر می‌خواهید از المنت حرارتی در دستگاه‌ها و یا سیستم‌های حرارتی خودتان استفاده کنید به این نکات دقت کنید:

• المنت‌های حرارتی باید در محیط عایق کار کنند. حتماً قبل از به کار بردن آن‌ها در محیط‌های کاری از عایق‌بندی درست مطمئن شوید.
• از به کار بردن جریان برق بالاتر برای المنت‌ها خودداری کنید. جریان برق بیشتر می‌تواند سبب گرم شدن بیش از حد توان و یا حتی ذوب شدن المنت حرارتی شود. همچنین در صورتی که این عمل اتفاق بیفتد، مدارها و مواد به کار رفته در المنت حرارتی توانائی خودشان را از دست داده و المنت حرارتی شما خطرساز می‌شود. از سرخ شدن المنت حرارتی حتماً و جداً خودداری کنید.
• پوشش و غلاف المنت‌های میله‌ای را قبل از استفاده چک کنید. خوردگی، سوارخ شدن، خم شدن و غیره را با دقت بررسی کنید. نفوذ سیال به داخل المنت می‌تواند سبب سوختگی و اتصالی شود.
• حتماً بعد از چندبار استفاده سلامت ترموستات را بررسی کنید. ترموستات عامل مهمی در حفظ سلامت المنت حرارتی شما است.
• مطمئن شوید که بعد از استفاده از المنت جریان برق به صورت کامل قطع شده باشد. یکی از مواردی که در برخی از المنت‌های حرارتی اتفاق می‌افتد، ذوب شدن اتصال دهنده‌های (مانند کلید‌ها و پریزهای برق) است. این امر سبب می‌شود که جریان برق حتی بعد از فشردن شاسی متصل باشد و برق در المنت در جریان باشد. بهتر است که المنت شما به صورت فیزیکی (دو شاخت و پریز) باشد تا اطمینان حاصل کنید که جریان برق به صورت قطعی از المنت جدا شده است.
• در المنت‌هائی که در محیط سیال کار می‌کنند، اندازه المنت و نحوه قرار گیری آن را بررسی کنید. در برخی از مواقع پره‌ها جابجا کننده مواد و یا بخش‌های دیگر با المنت برخورد می‌کنند. این کار هم سبب آسیب دیدن پوشش محافظ المنت شده و هم می‌تواند سبب انتقال حرارت زیاد به یک نقطه از بویلر و یا رآکتور شما شود. طول المنت حرارتی میله‌ای مناسبی را برای هر فعالیت انتخاب کنید.

المنت در واقع نوعی مقاومت الکتریکی است که با عبور جریان برق انرژی حرارتی بسیار بالایی را تولید می کند که این نوع

مقاومت ترکیبی است از فلزات کروم و نیکل که کارشان تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی است. انواع آن که بیشترین

کاربرد را در صنعت دارند عبارتند از: المنت سرامیکی، کویل هیتر، میله ای، فلنچ دار و …

بیشترین کاربرد المنت در بخاری های الکتریکی، ابگرمکن های برقی، سماور برقی و اتو بخار و همچنین چای سازها و…

توان خروجی المنت ها برای تولید حرارت پیش بینی شده در زمان معین نیز حائز اهمیت است. بطور خلاصه سیستم های حرارتی عبارتند:

1. تولید
2. ذخیره
3. انتقال گرما

گرمای ذخیره شده در یک ماده شیمیایی و فیزیکی به عنوان درجه حرارت بالاتر آشکار می شود. به عنوان مثال، یک بلوک گرم از فلز دارای گرمای بیشتری در آن است تا یک بلوک خنک. یک المنت سیلیکون کارباید 45 سانتی متری را در نظر بگیرید. در دو طرف این هیتر مناطق سرد و در وسط آن منطقه گرم وجود دارد.

حرارت در بین اجسام توسط یکی از سه مکانیسم زیر جریان می یابد:

• هدایت
• انتقال همرفت (یا انتقال جرم)
• تشعشعات

انتقال حرارت رسانا هنگامی اتفاق می افتد که اختلاف دما در یک جسم وجود داشته باشد. به عنوان نمونه،جریان گرما که در صورت افزایش دمای داخل (یا پایین تر) از دمای بیرون در داخل دیوار ساختمان، رخ می دهد. انتقال حرارت همرفتی شامل جریان گرما در مایع یا گاز است. به عنوان مثال زمانی را در نظر بگیرید که یک فن، هوای خنک را درون یک جسم داغ می بلعد. در نتیجه هوا بخشی از گرمای جسم را از بین می برد.

انتقال حرارت تابشی، مانند انتقال رسانا، ناشی از اختلاف دما بین اشیاء است. بدین منظور برای جریان یافتن گرما نیازی به محیط فیزیکی ندارد (یعنی گرمای تابشی می تواند از طریق خلاء جریان یابد). بارز ترین مثال برای این مکانیسم انتقال گرما از خورشید به زمین می باشد. اما بسیار غیر خطی است (این روش به مکانیسم چهارم اختلاف دما بستگی دارد) و در اینجا مورد بحث قرار نمی گیرد. بحث ما همچنین در اینجا به چند روش دیگر محدود خواهد شد، و به اختصار در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

المنت حرارتی از چه بخش‌های تشیکل شده است؟

هر المنت حرارتی دارای بخش‌های زیر است تا بتواند گرمای مورد نیاز ما را تامین کند:

• بخش مقاومت: همانطور که در بالا اشاره شد بخش مقاومت المنت می‌تواند سیم نازک تابیده شده و یا کابل ضخیم باشد. این بخش در اثر عبور جریان برق مقاومت کرده و انرژی را به شکل گرما از خود خارج می‌کند. (در واقع انرژی را تلف می‌کند).
• بخش اتصال به شبکه برق: هر قسمت مقاومتی در المنت حرارتی باید به شکلی به یک منبع الکتریکی متصل شود. این اتصال می‌تواند به صورت پیچی، لحیم کاری شده، جوشی یا پرسی باشد. ممکن است که ترکیبی از این موارد باشد. بخش اتصال باید توانائی لازم برای عبور جریان برق و حفظ اتصال را داشته باشد و بر اساس گرما ذوب و تخریب نشود.
• سنسور حرارتی: البته سنسور حرارتی خود عنصری جدا محسوب می‌شود، اما در برخی از مدارها زا سنسور حرارتی برای اندازه گیری گرمای المنت استفاده می‌شود (برای مثال در المنت‌های ماشین لباسشوئی یا دستگاه‌های تقطیر سنسور حرارتی که به آن ترومستات هم گفته می‌شود، در کنار المنت قرار می‌گیرد).
• غلاف نگهدارنده: غلاف‌های نگهدارنده می‌تواند به شکل‌های مختلفی باشد. در المنت‌های تابیده شده، مغز سرامیکی به نحوی است که سیم المنت حرارتی در اطراف آن پیچیده می‌شود. اما در المنت‌های میله‌ای غلاف در پائین المنت قرار می‌گیرد. همچنین برای ایستائی بهتر، در کنار کابل المنت موادی نظیر اکسید منگنز، کربن فعال و یا مواد رسانای حرارتی دیگر قرار می‌گیرند.

واحدهای استاندارد المنت چیست؟

در ادامه واحدهای اندازه گیری متداول برای خواندن سیستم های مکانیکی در واحدهای SI آورده شده است. اگر با طراحی یا خرید المنت های حرارتی سر و کار دارید بهتر است حداقل نام این واحد ها را شنیده باشید.اگر هم از قبل این واحد ها را بلد هستید و تسلط دارید، خالی از لطف نیست که برای شما یادآوری شود.

تعداد واحد های مرتبط با سیستم های حرارتی از قبیل المنت ها در استاندارد های بین المللی زیاد است.به همین دلیل در ادامه متن به مقادیر اساسی و کاربردی اشاره خواهیم کرد:

• زمان – ثانیه دوم
• انرژی – ژول (J)
• توان (یا جریان گرما) – q وات (J / s)
• دما – θ K
  توجه داشته باشید که ما به طور کلی در سیستم های حرارتی به اختلاف دما علاقه مند هستیم. لازم بذکر است که اختلاف دما در کلوین و سلسیوس برابر است. به همین دلیل ما بطور معمول از درجه حرارت سانتیگراد (C) به جای کلوین (K) استفاده خواهیم کرد.
• مقاومت حرارتی – R K / W
• رسانایی حرارتی – KT W / K
• ظرفیت حرارتی – C J / K
• سرعت جرم – G کیلوگرم در ثانیه (کیلوگرم در ثانیه)
• گرمای خاص – CP / J / (kg-K)
• انرژی گاهی اوقات در کالری ها بیشتر از ژول اندازه گیری می شود. تبدیل 1 J = 0.239 کالری است.

کاربردهای المنت در صنایع

• صنایع نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی
• استفاده در لوازم خانگی برقی
• صنایع پلاستیک
• صنایع شیمیایی
• صنایع فولاد
• صنایع حودروسازی