Upotuslämmittimien muotoilu ja ominaisuudet voivat vaihdella suuresti, mikä tekee niistä arvokkaita alan eri segmenteillä. Upotuslämmittimet toimivat enimmäkseen johtavuus- ja konvektiotiloissa, kun ne upotetaan nesteisiin. Nesteiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien mukaan upotuslämmittimien muodot, materiaalit ja sijoitus on optimoitu tuottamaan haluttu lämmitysteho. Upotuslämmittimien erilaiset muodot ovat mahdollisia, mutta on viisasta laskea aina ihanteellinen muotoilu koteloa kohti.
Avain jatkuvasti virtaavan nesteen onnistuneeseen kuumentamiseen on lämmön tarkka haihtuminen hyväksyttävällä nopeudella, jota tarvitaan sekä vakaassa että dynaamisessa tilassa. Vaikka esimerkiksi lämmitystarpeiden tarkka laskenta on tasaisessa staattisessa tilassa, tilanne saattaa olla sopiva, mutta dynaamisessa tilassa tilanne muuttuu huomattavasti, jolloin vaadittu lämpövasteaika on tärkeämpi upottamista lämmittimistä. Dynaamiset kotelot saattavat edellyttää tiettyjä geometrisiä muotoja, joissa on korkeammat pinta-alat ja enemmän ulkoisia pinta-aloja. Esimerkkejä tästä ovat kelatut putkimaiset elementit. Käytettäessä kelattuja putkimaisia lämmityselementtejä nesteeseen siirretään enemmän lämpöä, mikä lyhentää kuumennusaikaa säilyttäen samalla pienemmän wattitiheyden.
Kelan putkimaiset elementit Mallit
Kuvassa 1 on kaksi mallia kelatulle muotoisesta putkimaisesta elementistä. Ensimmäisessä tapauksessa kuvassa (a) näkyy leveämpi putkimainen elementti, jonka halkaisija on 0,475 tuumaa, verrattuna kuvaan (b), jossa on samanlainen kela, jonka halkaisija on 0,260 tuumaa.
Kuva B soveltuu entistä sopivammin sovelluksiin, jotka vaativat nopeampaa kuumentamista. Tämä johtuu siitä, että kelan esilämmitin neste altistuu enemmän pinta-alalle kelassa. Näin mahdollistat tehokkaamman lämmönsiirron.
Tällaisissa suunnittelumuutoksissa voi olla sudenkuoppia. Enemmän spiraalit voivat aiheuttaa erilaisia vaikutuksia nestevirtoihin, kuten enemmän kitkaa, joka voi rajoittaa nesteen virtausta viskositeetista riippuen.
Kuva 1: a) leveämpi putkimainen elementti (0,475 tuuman dia), b) pienempi putkimainen elementti (0,260) (kuva on tarkoitettu vain havainnollistamistarkoituksessa eikä kuvaa vastuskäämi tai MgO).
Putkimaisia elementtejä käytetään selvästi kaupallisten muovijätteen depolymerointina. Polymeroinnin depolymerointi tai kääntäminen on lämpö- tai katalyyttinen prosessi, joka vaatii lämpöaktiivisuutta kemiallisen reaktion edistämiseksi. Lähes välittömän lämmönlähteen avulla upotuslämmittimillä on nopea vasteaika ja ne ovat ihanteellisia ratkaisuja tähän teolliseen prosessiin.
