ฮีตเตอร์ คือ อะไร
สารบัญ
ฮีตเตอร์ (Heater) หรือ เครื่องทำความร้อน คือ อุปกรณ์ชนิดหนึ่งใช้เพื่อสร้างความร้อนโดยเปลี่ยนพลังงานจากกระแสไฟฟ้าให้เป็นพลังงานความร้อน ฮีตเตอร์สามารถพบได้แทบทุกอุตสาหกรรมซึ่งอาจจะใช้ในกระบวนการบางอย่างที่ต้องใช้ความร้อน เช่น การต้มน้ำหรือให้ความร้อนตามระดับที่ต้องการแก่สารเคมี การอบแห้ง การอบสี การหลอม การเผา การซีลหรือปิดผนึก เป็นต้น นอกจากนี้ตามบ้านเรือนก็มีการใช้งานอุปกรณ์ประเภทฮีตเตอร์ เช่น หม้อหุงข้าว เตารีด เครื่องทำน้ำอุ่น กระทะหรือหม้อไฟฟ้า ไดร์เป่าผม เป็นต้น
หลักการทำงานของฮีตเตอร์
ฮีตเตอร์หรือเครื่องทำความร้อน สามารถสร้างความร้อนขึ้นโดยการจ่ายกระแสไฟฟ้าแรงดัน 220VAC หรือ 380VAC ให้ไหลผ่านลวดตัวนำ (ตัวความต้านทาน R) ทำให้ลวดตัวนำมีความร้อนเกิดขึ้น
ส่วนประกอบของฮีตเตอร์
ฮีตเตอร์มีอยู่หลายประเภท หลายรูปทรงตามลักษณะการใช้งาน แต่จะมีส่วนประกอบพื้นฐานที่คล้ายๆกันดังนี้
1.ฉนวนแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO)
จะเป็นชั้้นที่กั้นระหว่างลวดฮีตเตอร์กับปลอกโลหะ มีค่าความนำทางไฟฟ้าต่ำ แต่นำความร้อนได้ดีมาก โดยการมีฉนวนนั้นจำเป็นมากเพราะจะช่วยป้องกันไม่ให้มีกระแสรั่ว (Leak Current) จากลวดฮีตเตอร์ออกไปยังผิวโลหะ จุดสำคัญคือห้ามมีความชื้นในฉนวนเด็ดขาด เนื่องจากจะทำให้ค่าความนำไฟฟ้าสูงขึ้น วิธีการแก้ไขคือการนำฮีตเตอร์ (Heater) ไปอบในเตาอบเพื่อไล่ความชื้น
2.ปลอกฮีตเตอร์
ทำหน้าที่ป้องกันฉนวนแมกนีเซียมออกไซด์และลวดฮีตเตอร์จากความชื้น สารเคมี หรือปัจจัยภายนอกต่างๆ และปลอกฮีตเตอร์ยังช่วยในการส่งผ่านความร้อนไปสู่ตัวกลางที่ใช้งานเช่น น้ำ อากาศ หรือชิ้นงานโดยตรง เป็นต้น
วัสดุที่นิยมนำมาทำปลอกฮีตเตอร์มีดังนี้
- สแตนเลสเกรด304 (Stainless 304) : ทนต่อการเกิดสนิมได้ระดับหนึ่ง ทนต่อสารเคมีที่มีความเป็นกรด-ด่างอ่อนๆได้ ใช้งานที่อุณหภูมิสูงได้แต่ต้องมีการหมุนเวียนของอากาศ น้ำ หรือสารเคมี
- สแตนเลสเกรด316 (Stainless 316) : ทนต่อการเกิดสนิมได้ดีมาก สามารถใช้ในงานที่สัมผัสกับสารเคมีบางชนิดที่มีความเป็นกรด-ด่างสูงได้ ใช้งานที่อุณหภูมิสูงได้แต่ต้องมีการหมุนเวียนของอากาศ น้ำ หรือสารเคมี
- อินโคลอยด์ (Incoloy ) : คือโลหะผสมนิกเกิล มีคุณสมบัติทนการกัดกร่อนได้ดีกว่าสแตนเลส สามารถใช้ในตัวกลางที่ไม่มีการหมุนเวียนได้ เช่น อากาศ น้ำ น้ำมัน ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และของเหลวทั่วไป
- แท่งแก้ว (Quartz) : สามารถใช้ในสารเคมีที่มีความเป็นกรด-ด่างสูงๆได้แทบทุกชนิด
- ไทเทเนียม (Titanium) : มีความแข็งแรงมาก ทนต่อการกระแทก ทนการกัดกร่อนได้ดีมาก นอกจากนี้ยังระบายความร้อนได้ดีช่วยลดพลังงานความร้อน (Heat load) บริเวณแกนทำให้ฮีตเตอร์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นมาก
3. ลวดฮีตเตอร์ (Heater)
ซึ่งเรียกว่า ลวด Nikrothal 80 หรือ R80 โดยมรส่วนผสมของนิเกิล 80% และโครเมียม 20% โดยมีคุณสมบัติเหนียว และทนความร้อนได้สูงถึง 1400 องศาเซลเซียส
4.ขั้วฮีตเตอร์ (Heater terminals)
ขั้วฮีตเตอร์คือจุดปลายของลวดฮีตเตอร์ ใช้เพื่อต่อกับแหล่งพลังงานไฟฟ้าด้านนอก โดยนิยมใช้เป็นเกลียวสกรูเพื่อให้สะดวกต่อการใช้หางปลา (Crimp Terminal)
5. สายไฟทนความร้อน (Heat Resistant Wire)
คือ สายไฟสำหรับใช้ต่อกับอุปกณ์ที่ต้องอยู่ในพื้นที่อุณหภูมิสูง โดยจะมีฉนวนยางซิลิโคน (Silicone Rubber) หุ้มตัวนำกระแสซึ่งเป็นลวดทองแดงเคลือบดีบุกและมีใยแก้วถักเคลือบซิลิโคน(Fiber Glass braid) ซึ่งไม่ลามไฟเป็นปลอกหุ้มด้านนอกอีกชั้นหนึ่ง
ประเภทของฮีตเตอร์ในอุตสาหกรรมมีอะไรบ้าง
ฮีตเตอร์มีใช้หลากหลายอุตสาหกรรมมาก โดยจะมีลักษณะการใช้งาน รูปร่างรูปทรง หรือข้อจำกัดในกาารใช้งานที่แตกต่างกันออกไป สามารถแบ่งประเภทของฮีตเตอร์ที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมได้ดังนี้
ฮีตเตอร์ท่อกลม (Tubular Heater)
เป็นฮีตเตอร์ที่ใช้ให้ความร้อนได้ทั้งกับอากาศและของเหลว มีลักษณะเป็นท่อกลมแท่งเดียวมีปลาย 2 ด้าน สำหรับต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้า สามารถดัดได้หลายรูปทรงตามความต้องการใช้งานเช่น เส้นตรง ตัวยู วงกลม ตัวเอ็ม เป็นต้น
- การใช้งาน : งานอบไล่ความชื้น อบสี ต้มน้ำ
ฮีตเตอร์ครีบ (Finned Heater)
ฮีตเตอร์ครีบ คือ การนำฮีตเตอร์ท่อกลม (Tubular Heater) มาใส่ครีบหรือแผ่นโลหะแผ่นบางๆจำนวนมากติดอยู่บนผนังด้านนอกของตัวท่อเพื่อใช้ในการเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับแลกเปลี่ยนความร้อนได้รวดเร็วและได้ประสิทธิภาพสูงจึงใช้กำลังวัตต์ได้สูงกว่าฮีตตอร์ท่อกลม ฮีตเตอร์ครีบมีรูปทรงที่นิยมใช้ เช่น แบบตรง ตัวยู และตัวเอ็ม
- การใช้งาน : .ให้ความร้อนกับอากาศในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่นเตาอบชิ้นงานขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญ่
ฮีตเตอร์ต้มน้ำหรือฮีตเตอร์จุ่ม (Immersion Heater)
ฮีตเตอร์ต้มน้ำหรือฮีตเตอร์จุ่ม คือ การนำฮีตเตอร์ท่อกลม (Tubular Heater) หลายๆตัวมารวมกันในหัวฮีตเตอร์เดียวซึ่งมีทั้งแบบเกลียวและแบบหน้าแปลนตามลักษณะการติดตั้ง สามารถทำได้ทั้งแบบตรง ตัวแอล หรือตัวแซด ใช้ในงานต้มหรืออุ่นของเหลวให้เกิดความร้อน โดยไม่ควรให้ระดับของเหลวอยู่ต่ำกว่าตัวฮีตเตอร์หรือช่วงทำความร้อน (Heat Zone) เพราะจะทำให้เกิดความเสียหายได้
- การใช้งาน : ต้มน้ำ อุ่นน้ำมัน อุ่นน้ำยาเคมี
ฮีตเตอร์แท่ง (Cartridge Heater)
เป็นฮีตเตอร์ที่มีลักษณะเป็นแท่งกลมแท่งเดียวปลายฝั่งหนึ่งจะมีสายไฟออก 2 หรือ 3 เส้น ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมีตั้งแต่ 6-28 มิลลิเมตร นิยมใช้ฮีตเตอร์แท่งเสียบเข้าไปในรูของโลหะเพื่อให้โลหะเกิดความร้อนขึ้น
- การใช้งาน : งานขึ้นรูปพลาสติกที่ใช้โมลล์หรือแม่พิมพ์
ฮีตเตอร์บอบบิ้น (Bobbin Heater)
เป็นฮีตเตอร์ที่ใช้ในการจุ่มเพื่อให้ความร้อนแก่ของเหลว จุดเด่นของฮีตเตอร์บอบบิ้นคือเมื่อลวดฮีตเตอร์ด้านในขาดหรือเสียหาย สามารถถอดปลอกโลหะที่หุ้มออกแล้วนำไปพันลวดใหม่ได้ต่างจากฮีตเตอร์ประเภทอื่นที่เมื่อเสียหายแล้วซ่อมแซมไม่ได้ นอกจากนี้ปลอกฮีตเตอร์ยังมีชนิดที่ทำจากหลอดแก้วทำให้ใช้กับสารเคมีที่มีความกัดกร่อนสูงได้เกือบทุกชนิด แต่ห้ามเกิดการกระแทกเพราะจะแตกเสียหาย บางครั้งเรียกว่า ฮีตเตอร์หลอดแก้ว (Quartz Heater)
- การใช้งาน : ต้มน้ำ อุ่นน้ำมัน อุ่นน้ำยาเคมีในงานชุบโลหะ ให้ความร้อนกับของเหลวที่มีความหนืดเช่นกาว ยางมะตอย เป็นต้น
ฮีตเตอร์อินฟราเรด(Infrared Quartz Heater)
เป็นฮีตเตอร์ที่ใช้การแผ่รังสีความร้อนไปยังชิ้นงานโดยมีความยาวคลื่นอยู่ในย่านอินฟราเรด การแผ่รังสีความร้อนจะให้ความร้อนได้ถึงเนื้อในของชิ้นงานจึงประหยัดเวลาในการทำงานได้ถึง 1-10 เท่า และยังประหยัดไฟ 30-50%เลยทีเดียว ฮีตเตอร์อินฟราเรดมี 2 แบบคือ ฮีตเตอร์อินฟราเรดแบบหลอด(Infrared Quartz Heater) ลักษณะเป็นแท่งตรงปลอกด้านนอกมีทั้งหลอดสีดำและหลอดสีขาวขุ่นหรือเรียกว่าหลอดควอทซ์ มักจะใช้งานร่วมกับโคมสะท้อน และฮีตเตอร์อินฟราเรดแบบแผ่นเซรามิค (Ceramic Infrared Heater) มีลักษณะเป็นแผ่นสี่เหลี่ยม วงกลม หรืออาจมีรูปร่างแบบแผ่นโค้ง เป็นต้น ข้อได้เปรียบของฮีตเตอร์ประเภทนี้คือไม่ต้องสัมผัสกับชิ้นงานโดยตรงและยังง่ายต่อการถอดเปลี่ยนเพื่อซ่อมบำรุง
- การใช้งาน : ใช้ในงานอบสี อบไล่ความชื้น งานซีลบรรจุภัณฑ์ งานขึ้นรูปพลาสติก เป็นต้น
ฮีตเตอร์ฮอตรันเนอร์ (Hot runner Heater)
เกิดจากการนำฮีตเตอร์ที่มีท่อกลมไปม้วนให้มีรูปร่างเหมือนขดสปริง มีสายไฟออกด้านเดียวคล้ายกับฮีตเตอร์แท่ง แต่ในการม้วนจะออกแบบให้ท่อฮีตเตอร์ช่วงที่เป็นขดสปริงมีลักษณะเป็นท่อเหลี่ยมเพื่อให้ง่ายต่อการสวมใช้งานและเพื่อเพิ่มพื้นผิวในการส่งผ่านความร้อนได้มากขึ้นอีกด้วย
- การใช้งาน : ใช้ในงานอุตสาหกรรมขึ้นรูปพลาสติก เครื่องฉีดพลาสติก
ฮีตเตอร์แผ่น (Strip Heater)
ฮีตเตอร์แผ่นมีลักษณะเป็นแผ่นบาง มีทั้งเป็นทรงสี่เหลี่ยมและวงกลม ด้านนอกจะเป็นแผ่นโลหะเช่น สแตนเลสหรือสังกะสี ด้านในมีขดลวดฮีตเตอร์พันรอบๆแผ่นฉนวนอาจเป็นไมก้าหรือเซรามิกก็ได้ ขั้วต่อไฟมีทั้งออกเป็นสาย ออกเป็นขั้วเทอร์มินอล หรือออกเป็นปลั๊ก เป็นต้น
- การใช้งาน : อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมพลาสติก เป็นต้น
นอกจากประเภทของฮีตเตอร์ที่กล่าวมาแล้วยังมีฮีตเตอร์รูปแบบอื่นๆที่ใช้กันในอุตสาหกรรมอีกมากมาย ตั้งแต่รูปแบบที่เป็นมาตรฐานทั่วไปตลอดจนรูปแบบที่เจาะจงใช้เฉพาะทางซึ่งจำเป็นต้องสั่งผลิต แต่ไม่ว่าจะฮีตเตอร์แบบไหนก่อนเลือกใช้งานควรศึกษาถึงข้อดี ข้อด้อยหรือเงื่อนไขในการติดตั้งให้เหมาะสมกับลักษณะงานนั้นๆ เพื่อให้ได้มาซึ่งประสิทธิภาพสูงสุดและอายุการใช้งานที่ยืนยาวอีกด้วย
