Защо стандартните нагреватели замръзват при силен студ
Остави съобщение
Помислете за изследователски център в Антарктика или завод за природен газ в Сибир. Оборудването е първокласно-и инженерството е много внимателно, но отоплителните системи продължават да се развалят, когато температурата падне до -40 градуса. Повечето нагреватели могат да издържат на температури до 800 градуса (1472 градуса F) без никакви проблеми, следователно максималната температура обикновено не е проблем. Проблемът е в способността за стартиране на студено, управление на топлинното разширение и как материалите се държат при много ниски температури.
Стандартните патронни нагреватели очакват началната температура да бъде стайна. Техните дизайнери измислят колко пространство е необходимо за топлинно разширение при работни температури, а не за свиването, което се случва, когато живакът падне до -40 градуса. Металното покритие се свива повече от керамичното ядро вътре, което може да остави празнини, които се пълнят с влага. При подаване на захранване влагата се трансформира в пара, която разрушава изолацията от магнезиев оксид и причинява късо съединение. Нискотемпературните патронни нагреватели решават този проблем, като избират правилните материали и се уверяват, че могат да се справят с целия температурен диапазон от -40 градуса до +800 градуса.
Изборът на материал на обвивката се превръща в балансиращ акт. За повечето приложения неръждаемата стомана 304 е чудесен избор, тъй като не ръждясва и е евтина. 316L неръждаема стомана, от друга страна, е по-устойчива на хлориди и промишлени химикали, следователно е по-добра за условия на морска или химическа обработка. Сплавите Incoloy 800 или 840 са идеалният избор за най-екстремни условия, включително нагревателни елементи, които са изложени както на криогенни температури, така и на корозивни среди. Те са устойчиви на окисление при високи температури и здрави при ниски температури. Тези сплави на никел-желязо-хром запазват механичните си качества дори когато температурите се повишават и понижават много, което би счупило други материали.
В студено време електрическото прекъсване е друго място, където нещата могат да се объркат. При -20 градуса PVC изолацията на стандартните оловни проводници става крехка и се счупва. Добрите патронни-нагреватели за студено време използват композитна изолация от фибростъкло и силикон, която може да се справи с непрекъсната употреба при 250 градуса и да остане гъвкава при -60 градуса. Вместо обикновени епоксиди, които се разпадат при замръзване, преходът от оловна жица към нагревателно тяло използва смеси за заливане, предназначени за термичен цикъл.
Когато избирате плътност на вата за приложения под нулата, трябва да сте много внимателни. Нагреватели с висока-плътност (до 63W/cm²) работят добре за бързо нагряване на пластмасови шприцформи, но оборудването, което ще се използва в студено време, често работи по-добре с конструкции с по-ниска{3}}плътност. Повърхностно натоварване от 12 W/cm² спира хидравличните течности от кипене на едно място или смазочните масла от разпадане поради топлина. Идеята не е да получите най-високата температура; това е да разпределя топлината равномерно, така че топлинните градиенти да не натоварват материала.
Пълно ръководство и технически поглед към Cartridge Heaters.jpgКак инсталирате нагревателя е също толкова важно, колкото и какъв вид купувате. Пробитите отвори трябва да имат разстояние от +0.02 mm до +0.05 mm над диаметъра на нагревателя, за да позволят термично разширение без оставяне на въздушни междини. Всяка празнина, по-голяма от 0,1 mm, работи като топлоизолация, карайки нагревателя да работи по-горещо, отколкото е предвидено, и ускорява окисляването на съпротивителния проводник. По-лесно е да се поддържат нагреватели с фиксиращи пръстени или фитинги с резба на хладни места, където премахването им за смяна е трудно.
Стратегиите за термичен контрол са много различни от тези, използвани в умерения климат. Основните биметални термостати нямат необходимата точност за процеси, които са чувствителни към промени в температурата. Полупроводникови-релета с нулево-кръстосано превключване намаляват електромагнитните смущения и правят нагревателите по-дълготрайни, като се отърват от топлинния шок, който идва с внезапно прекъсване на захранването. При нагряване на лабораторно оборудване или части на самолет, където промяна от ±2 градуса може да промени резултатите, е важно да използвате патронни нагреватели с вградени-термодвойки, за да получите точни температурни профили.
Хората обикновено забравят за спецификацията на дължината за неотопляеми зони. Стандартните дизайни имат хладни зони от 5 до 10 mm в края на проводника, за да предпазят терминала от прекалено горещо. На места, където температурата е -40 градуса, удължаването на тази неотопляема част с 25–50 мм поддържа температурите на връзката над точката на оросяване, което спира образуването на конденз в електрическите кутии. Някои дизайни използват разширения на обвивката под прав ъгъл или огъващи се форми, за да отдалечат проводниците от студени повърхности, като същевременно позволяват добър топлопренос в работната зона.
