Как топлопроводимостта на нагрятата течност влияе върху границата на плътност на ватове на PTFE нагревател?
Остави съобщение
Ако същата плътност във ватове се приложи в гъсто масло, PTFE потопяем нагревател с мощност 1,5 вата на квадратен сантиметър в добре-разбърквана водна баня бързо ще прегрее и ще се повреди. Капацитетът на течността да пренася топлина е това, което прави разликата, а не нагревателят. За безопасни и надеждни спецификации на нагревателя е изключително важно да разберете защо това се случва.
Функцията на флуида в преноса на топлина
Максималната разрешена изходна мощност на PTFE нагревател на единица площ не е фиксирана в камък. По-скоро ефективността, с която заобикалящата среда абсорбира и пренася топлината от обвивката, определя ватовата граница на топлопроводимостта на флуида PTFE нагревател.
Ниският вискозитет на водата и сравнително високата топлопроводимост от около 0,6 W/m·K насърчават силната естествена конвекция. При нормални настройки на потапяне, тези характеристики позволяват бърза евакуация на топлината от повърхността на нагревателя, позволявайки плътност на вата до 1,5 W/cm².
Тежките масла, синтетичните течности за пренос на топлина и полимерите се държат по различен начин. Тяхната топлопроводимост често е между 0,1 и 0,2 W/m·K. Тези течности възпрепятстват естествената конвекция, когато се комбинират с висок вискозитет. PTFE обвивката е заобиколена от изолиращ, неподвижен граничен слой, който улавя топлината локално.
Последиците от ниската топлопроводимост
Температурата на повърхността на обвивката се повишава драстично, когато граничният слой не е в състояние да отведе топлината достатъчно бързо. Вътрешният съпротивителен проводник работи значително по-горещо при типични обстоятелства, въпреки че самият PTFE има максимална непрекъсната работна температура от около 110 градуса. Температурата на проводника се повишава над приемливите граници от прекомерната плътност на вата, което ускорява влошаването на изолацията и води до ранна повреда на нагревателя.
В действителност таванът на мощността на нагревателя се определя от топлинните характеристики на флуида. Типична грешка е да се оразмерява маслен нагревател въз основа на-произведени от вода основни правила, като се очаква, че същата плътност във ватове ще бъде достатъчна.
Указания за безопасна плътност на ватове за течности с ниска{0}}проводимост
Общ стандарт за водни-решения с достатъчно разбъркване е максимална ватова плътност от 1,5 W/cm². Въпреки това, границата драстично намалява до около 0,5 W/cm² за негазирани масла и много полимерни стопилки.
Предложени диапазони на намаляване на мощността
В зависимост от точните характеристики на флуида, маслата и не-разбъркваните полимери имат максимална плътност във вата от 0,3–0,8 W/cm².
Долната граница на диапазона (0,3–0,5 W/cm2) се препоръчва за вискозни или бавни течности.
Само когато се добави механично разбъркване, могат да се вземат предвид по-високи стойности (0,6–0,8 W/cm²).
Функция на механичното разбъркване
Външното разбъркване става решаващо за вискозните течности. Преносът на топлина се подобрява чрез принудителна конвекция, която разрушава изолационния граничен слой. Въпреки това, поради тавана на присъщата на флуида топлопроводимост, дори при разбъркване, пределната плътност на топлопроводимостта на PTFE нагревателя остава по-ниска от тази за вода.
Значението на вътрешната температура на проводника
Вътрешният съпротивителен проводник е защитен от химическо увреждане и електрически утечки от PTFE обвивка. За разлика от металите, PTFE е топлоизолатор. Топлината, произведена в жицата, трябва да премине през стената на обвивката и да влезе в обемния флуид през граничния слой. Температурата на проводника се повишава значително, ако граничният слой блокира топлинния поток.
Във вода PTFE нагревател, работещ при 1,5 W/cm², може да поддържа температурата на проводника значително под опасните граници. Температурата на проводника може да се повиши доста над 200 градуса със същия нагревател в масло при същата плътност във вата, което ще доведе до бързо окисляване на съпротивителната сплав и в крайна сметка ще доведе до прекъсване-на веригата.
Полезни съвети за избор на нагревател
Винаги описвайте топлопроводимостта на течността. Препоръчва се да се използва консервативно понижаване, ако няма налични данни.
Започнете с максимум 0,5 W/cm² за масла и полимери. За изключително вискозни или бавни ситуации намалете още повече.
Когато е осъществимо, използвайте механично разбъркване, за да подобрите преноса на топлина и да позволите малко по-високи ватови плътности в диапазона от 0,6–0,8 W/cm².
Течностите с ниска-проводимост не трябва да се приемат като обект на-основани на вода ограничения за плътност на ватовете. Една от основните причини за ранната повреда на нагревателя е това предположение.
В заключение
Между флуида и нагревателя се образува термичен съюз. Освен капацитета на заобикалящата среда да премахва топлината, нито един PTFE нагревател не може да функционира безопасно. Задаването на безопасна плътност на ватове за PTFE нагревател започва с разбирането как топлопроводимостта ограничава конвективния пренос на топлина. Дълготрайността на нагревателя се влияе пряко от избора на плътност във ватове, която зачита капацитета на флуида да пренася топлина, избягвайки прегряване, повреда на изолацията и скъпи престои. Намаляването на мощността до 0,3–0,8 W/cm²-комбинирано с разбъркване, където е възможно-осигурява надеждна дългосрочна-работа за течности с ниска-проводимост като масла и полимери.
