Visoko{0}}temperaturna okolja: premikanje meja 28-mm kartušnega grelnika

Kaj se zgodi, ko delovna temperatura preseže 500 stopinj, in kako vzdrževati delovanje kartušnega grelnika.


Večina opravil pri industrijskem ogrevanju dobro deluje med 100 in 400 stopinjami. Ob pravilni namestitvi osnovni grelnik z enojno glavo iz nerjavečega jekla pri teh temperaturah dobro deluje več let.

Toda nekatere uporabe potrebujejo več. Tlačno -litje, oblikovanje stekla, nekateri kemični postopki in plastika, ki deluje pri zelo visokih temperaturah, morajo vse dolgo delovati pri 500 stopinjah, 600 stopinjah ali celo višje. Standardni kartušni grelniki hitro izbruhnejo pri teh ekstremih.

Vsakdo, ki dela s težkimi termičnimi procesi, mora vedeti, kaj zmore in česa ne more narediti kartušni grelec z enojno glavo z velikim premerom 28 mm pri visokih-temperaturnih nastavitvah.

Kaj se zgodi, ko temperatura naraste?
Ko se temperatura dvigne, mora vsak del kartušnega grelnika delati težje.

Material za oblogo. Nad 500 stopinjami standardno nerjavno jeklo (304, 316) začne izgubljati svojo trdnost in sposobnost odpornosti proti oksidaciji. Ovoj lahko postane krhek in na površini se lahko pojavijo luske. Do hitre razgradnje pride, ko ga dlje časa uporabljate pri 600 stopinjah. Plašči Incoloy® (razreda 800 in 840) ostanejo močni in ne rjavijo do približno 800 stopinj. Nikelj-kromove zlitine ali edinstvene superzlitine so potrebne za najvišje temperature.

Izolacija iz MgO. Izolacija iz magnezijevega oksida je precej stabilna in se ne stopi, dokler ne doseže 2800 stopinj. Ko pa je temperatura visoka, lahko MgO postane malo prevoden, kar zmanjša upor izolatorja. Ta učinek izgine, ko temperatura pade, vendar lahko povzroči nadležno proženje napake na zemlji v občutljivih krmilnih sistemih. MgO z nadzorovano količino vlage deluje bolje pri visokih temperaturah.

Odporna žica. Žica, ki je odporna na vročino, je del, ki je najbolj občutljiv na temperaturo. Nad 600 stopinjami standardna NiCr (80/20 nikelj-krom) žica hitro oksidira. Če želite nadaljevati delo nad to točko, potrebujete posebne zlitine, kot je NiCrFe, ali prilagojene visoko{7}}temperaturne razrede.

Odpovedi. Mesto, kjer se električni vodi povežejo z uporovno žico, je šibko. Pri visokih temperaturah lahko standardne spajkane ali zavihane povezave oslabijo ali se zlomijo. Potrebujete varjene konektorje ali visoko{3}}temperaturne zaključke, ki so narejeni samo za ta namen.

28 mm prednost v vročem vremenu
V razmerah z visoko-temperaturo je 28-milimetrski kartušni grelec boljši, ker ima večji premer. Uporovno žico je mogoče zviti z nižjo gostoto vatov za enako skupno moč, saj ima v njej več prostora. Tudi ko je ovoj segret, je nižja gostota vatov enaka nižjim temperaturam znotraj žice.

28-milimetrski kartušni grelec z enojno glavo s temperaturo plašča 600 stopinj in gostoto vatov 5 W/cm² ima lahko notranjo temperaturo žice 750 stopinj. 12-milimetrski grelec z enako močjo lahko dvigne temperaturo notranjih žic na več kot 900 stopinj, kar je preprosto previsoko za katero koli odporno zlitino.

Ta razlika je razlog, zakaj večji grelniki pogosto delujejo pri visokih-temperaturah, manjši pa ne.

Izbira materialov za plašče za visoke temperature
Izbira pravega materiala za plašč je zelo pomembna za kartušni grelec, ki deluje pri 500 stopinjah.

Incoloy 800 se lahko neprekinjeno uporablja pri temperaturah do 760 stopinj. Dobra mehanska trdnost in odpornost proti oksidaciji. Najbolj značilna izbira za industrijsko uporabo, ki zahteva delo pri visokih temperaturah.

Incoloy 840 je podoben 800, le da ima v sebi več kroma, zaradi česar je bolj odporen proti oksidaciji. Deluje dobro do 800 stopinj.

Nikelj-kromove zlitine, kot je 80/20, se imenujejo nikrom (NiCr). Uporabljajo se lahko kot materiali za plašče pri zelo visokih temperaturah (do 1000 stopinj), vendar so dražji in niso tako dobro odporni proti koroziji kot Incoloy.

Nerjavno jeklo 310 je avstenitni razred, ki ima več kroma in niklja kot 304/316. Dobro za kratek čas pri temperaturah do 1000 stopinj, vendar oksidira hitreje kot Incoloy, če se uporablja neprekinjeno pri visokih temperaturah.

Pri delu z jedkimi plini ali kemikalijami pri visokih temperaturah boste morda potrebovali titan ali posebne premaze. Vendar so te rešitve precej dražje.

Na kaj morate pomisliti pri nameščanju v visoki vročini
Toplotna ekspanzija je bolj opazna pri višjih temperaturah. Pri segrevanju na 600 stopinj se lahko 28-milimetrski kartušni grelec, ki je že na sobni temperaturi, razširi za približno 0,1 % svoje dolžine (približno 0,2 mm pri 200-milimetrskem grelniku). Če se montažna luknja razširi bolj kot grelec, se lahko grelec zatakne v ozko luknjo ali pa naredi režo.

Za visoko{0}}temperaturne aplikacije je najboljša diametralna zračnost na zgornjem koncu predlaganega območja (0,04–0,05 mm), saj omogoča diferencialno raztezanje. Pritrdilna luknja mora biti ravna in gladka, da se lahko grelec razširi brez upogibanja.

Pomisliti morate tudi na temperature v bližini izhoda svinca. Tudi če svinčeni konec ni segret, se lahko toplota še vedno premika vzdolž ovoja do koncev. Če temperatura na izhodih kablov preseže 200 stopinj, se običajne žice in tesnila zlomijo. Morda boste potrebovali dolge, neogrevane dolžine, hladilne bloke ali visoko-temperaturne svinčene materiale, kot so keramična vlakna ali kovinski-oplaščeni kabli.

Najpogostejši načini, kako gredo stvari narobe pri visoki temperaturi
Ko kartušni grelnik preneha delovati pri visoki-nastavitvi temperature, je to običajno zaradi enega od naslednjega:

Oksidacija ovoja: zaradi luščenja se stena ovoja tanjša, kar končno privede do preboja, ki zunanjemu svetu omogoči, da vidi notranje dele.

Padec izolacijske upornosti: MgO pri visokih temperaturah postane dovolj prevoden, da sproži zaščito pred napako na ozemljitvi, tudi ko grelnik še vedno deluje.

Oksidacija uporovne žice: žica počasi izgublja-prerez, kar poveča odpornost in ustvarja vroče točke, ki pospešijo odpoved.

Okvara svinčenega pečata: Tesnilo med plaščem in vodilnimi žicami se pokvari, kar prepušča vlago ali umazanijo v grelec, ko se ta ohladi.

Koristni nasveti za uspeh pri visokih temperaturah
Pri izbiri kartušnega grelnika za-visokotemperaturno uporabo upoštevajte te stvari. Velikost 28 mm je pogosto najboljša, ker je največja, ki jo je mogoče uporabiti. Izberite materiale za plašč in žice, ki prenesejo temperaturo, ki jo potrebujete, in varnostno rezervo za dolgotrajno uporabo. Za dolgotrajno-uporabo pri visokih temperaturah naj bo vatna gostota čim nižja, idealno pod 5 W/cm². Na koncu kabla se prepričajte, da je dovolj neogrevane dolžine za zaščito zaključkov. Če je potrebno, razmislite o uporabi aktivnega hlajenja (z zrakom ali vodo) za svinčene izhode.

Zadnje misli
Pri uporabi pri visokih temperaturah je vsak del grelnika kartuše z eno glavo potisnjen do svojih meja. Če želite biti uspešni, morate skrbno izbrati svoje materiale, vzdrževati nizko gostoto vatov in biti pozorni na toplotno raztezanje in izstopne temperature svinca. Kartušni grelnik z enojno glavo z velikim premerom 28 mm je boljši za te težke pogoje, saj ima večjo površino in večjo notranjo prostornino kot manjše velikosti.

Različni toplotni procesi potrebujejo različne količine toplote. Kartušni grelec, ki deluje-pri tlačnem litju pri 550 stopinjah, morda ne bo deloval tako dobro v-postopku oblikovanja stekla pri 700 stopinjah. Za zanesljivo delovanje grelnika mora biti nastavljena na pravo temperaturo za delo.