Висока{0}}температурна среда: разширяване на границите на 28-милиметровия патронен нагревател

Какво се случва, когато работната температура надхвърли 500 градуса и как да поддържате работещ патронен нагревател.


Повечето работни места за промишлено отопление работят добре между 100 градуса и 400 градуса. Когато е инсталиран правилно, основният патронен нагревател от неръждаема стомана с една глава работи добре години наред при тези температури.

Но някои употреби се нуждаят от повече. Леенето под налягане, формоването на стъкло, някои химични процеси и пластмасите, които работят при много високи температури, всички трябва да работят при 500 градуса, 600 градуса или дори по-висока за дълго време. Стандартните патронни нагреватели се развалят бързо при тези крайности.

Всеки, който работи с трудни термични процеси, трябва да знае какво може и какво не може и какво не може да направи патронният нагревател с една глава с голям диаметър 28 mm при високи-температурни настройки.

Какво се случва, когато температурата се повиши?
С повишаването на температурата всяка част от патронния нагревател трябва да работи по-усилено.

Материал за обвивката. Над 500 градуса стандартната неръждаема стомана (304, 316) започва да губи своята здравина и способност да устои на окисление. Обвивката може да стане крехка и може да се получи лющене на повърхността. Бързо разграждане се случва, когато го пускате дълго време на 600 градуса. Обвивките Incoloy® (степени 800 и 840) остават здрави и не ръждясват до около 800 градуса. За най-високите температури са необходими никел-хромови сплави или уникални суперсплави.

Изолация от MgO. Изолацията от магнезиев оксид е доста стабилна и не се топи, докато не достигне 2800 градуса. Но когато температурата е висока, MgO може да стане малко проводим, което намалява съпротивлението на изолатора. Този ефект изчезва, когато температурата спадне, но може да създаде досадно задействане на заземяване в чувствителни системи за управление. MgO с контролирано количество влага работи по-добре при високи температури.

Тел, който се съпротивлява. Жицата, която издържа на топлина, е частта, която е най-чувствителна към температура. Над 600 градуса стандартната NiCr (80/20 никел-хром) тел се окислява бързо. За да продължите да работите над тази точка, имате нужда от специални сплави като NiCrFe или персонализирани високо-температурни класове.

Прекратяване. Мястото, където електрическите проводници се свързват със съпротивителния проводник, е слабо. При високи температури стандартните запоени или гофрирани връзки могат да отслабнат или да се счупят. Имате нужда от заварени съединители или високо{3}}температурни накрайници, които са направени само за тази цел.

Предимството на 28 мм при горещо време
При високи-температурни ситуации 28-милиметровият патронен нагревател е по-добър, защото има по-голям диаметър. Съпротивителният проводник може да бъде навит с по-ниска плътност на вата за същата обща мощност, тъй като има повече място вътре. Дори когато обвивката е нагрята, по-ниската плътност на вата се равнява на по-ниски температури вътре в жицата.

28 мм патронен нагревател с една глава с температура на обвивката от 600 градуса и плътност на вата от 5 W/cm² може да има вътрешна температура на проводника от 750 градуса. 12 мм нагревател със същата мощност може да повиши температурата на вътрешните проводници до повече от 900 градуса, което е твърде високо, за да може да се справи с която и да е устойчива сплав.

Това несъответствие е причината по-големите нагреватели често да работят при високи-температурни ситуации, докато по-малките не.

Избор на материали за обвивка за висока температура
Изборът на правилния материал на обвивката е много важен за патронен нагревател, който работи при 500 градуса.

Incoloy 800 може да се използва непрекъснато при температури до 760 градуса. Добра механична якост и устойчивост на окисление. Най-типичният избор за индустриални приложения, които трябва да работят при високи температури.

Incoloy 840 е като 800, но има повече хром в него, което го прави по-устойчив на окисление. Работи добре до 800 градуса.

Никел-хромните сплави като 80/20 се наричат ​​нихром (NiCr). Те могат да се използват като материали за обвивка при много високи температури (до 1000 градуса), но струват повече и не издържат на корозия толкова добре, колкото Incoloy.

Неръждаемата стомана 310 е аустенитна степен, която има повече хром и никел от 304/316. Добър за кратки периоди от време при температури до 1000 градуса, но се окислява по-бързо от Incoloy, когато се използва непрекъснато при високи температури.

Когато работите с корозивни газове или химикали при високи температури, може да се нуждаете от титаниево или специално покритие. Тези решения обаче са много по-скъпи.

Неща, за които трябва да помислите, когато инсталирате при висока температура
Термичното разширение е по-забележимо при по-високи температури. Когато се нагрее до 600 градуса, 28 мм патронен нагревател, който вече е на стайна температура, може да се разшири с около 0,1% от дължината си (около 0,2 мм при 200 мм нагревател). Ако монтажният отвор се разшири повече от нагревателя, това може да доведе до заклещване на нагревателя в тесен отвор или, от друга страна, да направи празнина.

За високотемпературни-температурни приложения диаметралната хлабина в горния край на предложения диапазон (0,04–0,05 mm) е най-добра, тъй като позволява диференциално разширение. Монтажният отвор трябва да е прав и гладък, така че нагревателят да може да се разширява, без да се огъва.

Също така трябва да помислите за температурите в близост до изхода на оловото. Дори ако оловният край не е нагрят, топлината все още може да се движи по обвивката към краищата. Ако температурата на оловните изходи надхвърли 200 градуса, нормалните оловни проводници и уплътнения ще се счупят. Може да се нуждаете от дълги, неотопляеми участъци, охлаждащи блокове или високо{4}}температурни оловни материали като керамични влакна или кабели с метална-обвивка.

Най-честите начини, по които нещата се объркват при висока температура
Когато патронен нагревател спре да работи при висока-температурна настройка, това обикновено се дължи на едно от следните:

Окисляване на обвивката: Нагарането прави стената на обвивката по-тънка, което накрая води до пробив, който позволява на външния свят да види вътрешните части.

Падане на изолационното съпротивление: MgO става достатъчно проводим при високи температури, за да задейства защитата от заземяване, дори когато нагревателят все още работи.

Окисляване на съпротивителен проводник: Проводникът бавно губи напречното си-сечение, което повишава съпротивлението и генерира горещи точки, които ускоряват повредата.

Повреда на оловното уплътнение: Уплътнението между обвивката и водещите проводници се разрушава, пропускайки влага или мръсотия в нагревателя, когато той изстине.

Полезни съвети за успех при високи температури
Когато избирате патронен нагревател за използване при високи-температури, имайте предвид тези неща. Размерът от 28 mm често е най-добрият, защото е най-големият, който може да се използва. Изберете материали за обвивка и проводник, които могат да издържат на температурата, от която се нуждаете, плюс граница на безопасност за продължителна употреба. За дългосрочна-използване при високи температури поддържайте плътността на ватовете възможно най-ниска, в идеалния случай под 5 W/cm². В края на проводника се уверете, че има достатъчно неотоплена дължина, за да защитите накрайниците. Ако трябва, помислете за използване на активно охлаждане (въздух или вода) за водещи изходи.

Последни мисли
Когато се използва при високи температури, всяка част от единичния нагревател на касетата на главата е изтласкана до пределите си. За да успеете, трябва внимателно да избирате материалите си, да поддържате ниска плътност на ватовете и да обръщате внимание на термичното разширение и изходните температури на оловото. Патронният нагревател с единична глава с голям диаметър 28 mm е за предпочитане за тези трудни условия, тъй като има по-голяма повърхност и по-голям вътрешен обем от по-малките размери.

Различните топлинни процеси се нуждаят от различни количества топлина. Патронен нагревател, който работи при-леене под налягане при 550 градуса, може да не работи толкова добре в процес-на оформяне на стъкло при 700 градуса. За да работи нагревателят надеждно, той трябва да бъде настроен на правилната температура за работата.