Otvoreno{0}}vazdušno grijanje, koje se često naziva "suvo{1}} pečenje," predstavlja jedinstven skup izazova. Primjene kao što su alati za zavarivanje plastike, zaptivne šipke za mašine za pakovanje, laboratorijske peći ili kanalski predgrijači zraka se oslanjaju na grijaće elemente koji rade na zraku. Najčešće pritužbe u ovim scenarijima su sporo zagrijavanje-, nemogućnost dostizanja ciljne temperature ili, što je najvažnije, vrlo kratak vijek trajanja grijača. Za razliku od grijanja tekućine ili kalupa, zrak je loš provodnik topline, što u osnovi mijenja način odabira i primjene grijača s jednim patronom.
Osnovni princip u grijanju zraka je upravljanje temperaturom površine. Budući da zrak ne može ukloniti toplinu iz omotača grijača tako efikasno kao tekućina ili metal, temperatura omotača će prirodno porasti mnogo više kako bi se raspršila ista količina energije. Ako se ne provjeri, ovo može brzo premašiti sigurnu radnu granicu materijala omotača, što dovodi do brze oksidacije, gubitka vlačne čvrstoće i izgaranja. Stoga je dopuštena gustoća u vatima za grijanje zraka znatno niža nego za primjenu potapanjem ili kalupom. Na osnovu opsežnih podataka sa terena, za standardni obloženi element u mirnom vazduhu, gustoće u vatima se često moraju održavati ispod 10-15 W/in² kako bi se osigurao razuman radni vek.
Da bi se prevazišla ograničenja niske gustoće vata i postigla veća toplotna snaga, dizajn se mora fokusirati na povećanje raspoložive površine. Ovo je mjesto gdje prilagođene modifikacije standardnog grijača uloška postaju vrlo vrijedne. Dvije dokazane strategije su dodavanje proširene površine kroz rebra ili korištenje metalnog bloka za montažu. Grijači s rebrima imaju rebra od aluminija ili nehrđajućeg čelika koja su nabijena ili zalijepljena na omotač, dramatično povećavajući površinu u kontaktu sa zrakom. Ovo omogućava veću ukupnu snagu dok održava stvarnu površinsku temperaturu omotača na sigurnom nivou, poboljšavajući i prijenos topline i efikasnost.
Alternativno, grijač patrone može se umetnuti u obrađeni aluminijumski ili bakreni blok. Grijač provodi toplinu u blok, a blok, sa svojom velikom površinom, tada postaje izvor topline za zrak ili za kontakt s proizvodom (poput zaptivne šipke). Ova metoda osigurava odličnu ujednačenost temperature u cijelom bloku i štiti grijač od direktnog izlaganja protoku zraka ili zagađivačima. To je uobičajen i efikasan dizajn za grejne ploče, čeljusti za toplotno brtvljenje i grijače mlaznica.
Protok vazduha je još jedan kritičan faktor. Kertridž grijač koji radi u pokretnom zraku (prisilna konvekcija) može podnijeti veću gustoću u vatima nego isti grijač u mirnom zraku (prirodna konvekcija), jer se pokretne zračne trake zagrijavaju efikasnije. Dizajni za kanalske grijače ili zračne procesne struje eksplicitno uzimaju u obzir brzinu zraka prilikom izračunavanja potrebne površine i snage.
Odabir materijala ostaje važan. Za primjene suvog{1}}pečenja na višim temperaturama (iznad 750 stepeni F / 400 stepeni), standardni nerđajući čelik može prebrzo oksidirati. Materijali omotača kao što je Incoloy 840 ili 840/800 su preferirani zbog njihove superiorne otpornosti na oksidaciju pri visokim{8}}temperaturama, održavajući integritet tokom mnogo više termičkih ciklusa.
Uspjeh u aplikacijama grijanja zraka je vježba u dizajnu termalnog sistema, a ne samo odabir grijača. Zahtijeva izračunavanje potrebnog toplinskog opterećenja, razumijevanje termičkih puteva, a zatim konstruiranje rješenja-bilo da se radi o grejaču s rebrima, grijanom bloku ili strateški uređenom nizu-koji efikasno upravlja temperaturom površine. Za dizajnere opreme, partnerstvo s proizvođačem grijača u ranoj fazi dizajna može dovesti do optimiziranih termičkih paketa koji su pouzdani, efikasni i kompaktni, osiguravajući da krajnji strojevi rade kako je predviđeno bez glavobolje preranog kvara grijača.
