Warm Up - Fachbegriffe einfach und verständlich erklärt

Sie sind das Herzstück fast aller unserer elektrischen Erhitzer. Die Rohrheizkörper bestehen aus Edelstahlrohren, in deren Mitte ein elektrischer Heizdraht eingebracht ist. Sein ohmscher Widerstand definiert seine elektrische Heizleistung. Umhüllt wird dieser Heizdraht von Magnesiumoxid, dieses trennt den stromdurchflossenen Draht elektrisch vom metallischen Außenkörper. Magnesiumoxid ist ein äußerst guter Wärmeleiter, sodass die im Heizdraht erzeugte Wärme nahezu verlustfrei zur Medium berührenden Außenhülle weitergeleitet wird. Siekerkotte bietet Rohrheizkörper in unterschiedlichen Längen und Formen mit Durchmessern von 6.5, 8.5, 10, 11.5 sowie 16 mm an.

Die wichtigste Kennziffer für die Dimensionierung von elektrischen
 Heizelementen ist die Oberflächenbelastung, oftmals auch als flächenbezogene Leistung bezeichnet. Sie ist ein wichtiges Maß für die Beanspruchung und Lebensdauer eines Heizelementes. Die Oberflächenbelastung wird in Watt pro cm² angegeben. Sie wird gemäß der folgenden Formel berechnet: Oberflächenbelastung ist die Leistung (P) geteilt durch die beheizte Oberfläche des Rohrheizkörpers (In diesem Fall also die Mantelfläche eines Zylinders): Oberflächenbelastung = P/ (2πrh) [W/cm²]. 
Zu beachten dabei ist, dass die unbeheizte Länge der Rohrheizkörper von der Höhe h abgezogen werden muss.
Für jedes Medium unterscheidet sich die maximal zulässige Oberflächenbelastung; das Medium kann in Abhängigkeit der eigenen Wärmekapazität nur begrenzt thermische Energie aufnehmen. Folgende Grenzwerte (Max. Richtwerte) sollten nicht überschritten werden:
Luft: 4 W/cm²
Wasser: 10 W/cm²
Öle: 2 W/cm²

Das Ohmsche Gesetz (genauer die Ohmsche Regel) sagt aus, dass die Stärke des durch ein Objekt fließenden elektrischen Stroms proportional der anliegenden, elektrischen Spannung ist. U = R x I. Bei bekannter Spannung und Stromstärke lässt sich der elektrische Widerstand R [Ohm] also ganz leicht berechnen.

Ordnet man verschiedene Widerstände parallel zueinander an, dann addieren sich die Kehrwerte (auch Leitwerte S = 1/R [Siemens] genannt). 1/Rg= 1/R1+ 1/R2+ 1/R3+ … + 1/Rn. Schaltet man nur zwei Widerstände parallel, dann vereinfacht sich die Formel zur Berechnung des Gesamtwiderstandes zu: Rg= R1 R2 /(R1 + R2). Die Spannung über jeden parallel geschalteten Widerstand ist gleich; die Einzelströme, die durch jeden einzelnen Widerstand fließen, addieren sich zum Gesamtstrom. Praktisch kann man sagen, dass die Stromleitfähigkeit des Gesamtsystems sich mit jedem zusätzlich parallel geschalteten Widerstand erhöht.

Gerade im Bereich der Erhitzung von Wärmeträgerölen spielt die Filmtemperatur eine wichtige Rolle. Direkt an der Grenzschicht zwischen dem zu erwärmenden Medium und der heißen Oberfläche der Rohrheizkörper bewegt sich die Flüssigkeit deutlich weniger als weiter davon entfernt. Das Medium kann aufgenommene thermische Energie nur in Form von Wärmeleitung weitergeben. Um Vercrackung und dadurch verursachte Belagsbildung auf den Rohrheizkörpern zu verhindern, darf die maximal zulässige Filmtemperatur nicht überschritten werden. Sie wird in der DIN-Norm 4754 geregelt. Bei mineralischen Wärmeträgerölen liegen die Werte zwischen 260 und 350 °C, bei synthetischen Ölen bis zu 430 °C, bei Wasser üblicherweise zwischen 150 und 180 °C.

Die Wärmekapazität C eines Körpers ist das Verhältnis der ihm zugeführten Wärme zu der damit bewirkten Temperaturerhöhung (ΔT). Bei homogenen Körpern lässt sich die Wärmekapazität als Produkt seiner molaren Wärmekapazität und seiner Stoffmenge berechnen. Beide Werte finden sich in entsprechenden Fachlisten.

Bei der Wärmekonvektion erfolgt der Wärmetransport durch Gas oder Flüssigkeitsströmungen, die durch örtliche Erwärmung bzw. Temperaturunterschiede hervorgerufen werden. Das bedeutet, dass die Bewegungsenergie der Gasmoleküle erhöht wird. Der Energietransport findet molar statt.