Zakaj standardni grelniki zmrznejo v ekstremnem mrazu
Pustite sporočilo
Pomislite na raziskovalni center na Antarktiki ali tovarno zemeljskega plina v Sibiriji. Oprema je vrhunska-in inženiring je zelo previden, vendar se ogrevalni sistemi vedno znova pokvarijo, ko temperatura pade na -40 stopinj. Večina grelnikov lahko prenese temperature do 800 stopinj (1472 stopinj F) brez kakršnih koli težav, zato nazivna najvišja temperatura običajno ni problem. Težava je v zmožnosti zagona v mrazu, upravljanju toplotnega raztezanja in v tem, kako se materiali obnašajo pri zelo nizkih temperaturah.
Standardni kartušni grelniki pričakujejo, da je začetna temperatura sobna temperatura. Njihovi snovalci ugotovijo, koliko prostora je potrebno za toplotno raztezanje pri delovnih temperaturah, ne pa za krčenje, ki se zgodi, ko živo srebro pade na -40 stopinj. Kovinska prevleka se skrči bolj kot keramično jedro v notranjosti, kar lahko pusti vrzeli, ki se napolnijo z vlago. Ko pride do električne energije, se vlaga spremeni v paro, ki poškoduje izolacijo magnezijevega oksida in povzroči kratke stike. Nizkotemperaturni kartušni grelniki rešujejo to težavo tako, da izberejo prave materiale in zagotovijo, da lahko prenesejo celotno temperaturno območje od -40 stopinj do +800 stopinj.
Izbira materiala plašča postane ravnotežje. Za večino uporab je nerjavno jeklo 304 odlična izbira, ker ne rjavi in je poceni. 316Nerjaveče jeklo L pa je po drugi strani bolj odporno proti kloridom in industrijskim kemikalijam, zato je boljše za pogoje pomorske ali kemične obdelave. Zlitine Incoloy 800 ali 840 so idealna izbira za najbolj ekstremne pogoje, vključno z grelnimi elementi, ki so izpostavljeni kriogenim temperaturam in korozivnim okoljem. So odporni proti oksidaciji pri visokih temperaturah in žilavi pri nizkih temperaturah. Te zlitine niklja-železa-kroma ohranijo svoje mehanske lastnosti tudi, ko se temperature zelo dvignejo in znižajo, kar bi poškodovalo druge materiale.
V hladnem vremenu je električni zaključek še eno mesto, kjer gre lahko kaj narobe. Pri -20 stopinjah postane PVC izolacija na standardnih vodilnih žicah krhka in se zlomi. Kartušni grelniki v dobrem hladnem-vremenu uporabljajo kompozitno izolacijo iz steklenih vlaken in silikona, ki zdrži neprekinjeno uporabo pri 250 stopinjah in ostane prožna pri –60 stopinjah. Namesto običajnih epoksijev, ki razpadejo, ko zamrznejo, prehod od svinčene žice do grelnega telesa uporablja polnilne spojine, namenjene termičnemu kroženju.
Ko izbirate vatno gostoto za aplikacije pod ničlo, morate biti zelo previdni. Grelniki z visoko-gostoto (do 63 W/cm²) dobro delujejo pri hitrem segrevanju kalupov za brizganje plastike, vendar oprema, ki se bo pogosto uporabljala v hladnem vremenu, bolje deluje z zasnovami z nižjo-gostoto. Površinska obremenitev 12 W/cm² prepreči vretje hidravličnih tekočin na enem mestu ali razgradnjo mazalnih olj zaradi toplote. Ideja ni doseči najvišjo temperaturo; je za enakomerno porazdelitev toplote, tako da toplotni gradienti ne obremenjujejo materiala.
Popoln vodnik in tehnični pregled Cartridge Heaters.jpgKako namestite grelnik, je prav tako pomembno kot vrsto grelnika, ki ga kupite. Izvrtane luknje morajo imeti razdaljo od +0.02 mm do +0.05 mm čez premer grelnika, da se omogoči toplotno raztezanje brez puščanja zračnih rež. Vsaka reža, večja od 0,1 mm, deluje kot toplotna izolacija, zaradi česar se grelec segreje bolj, kot je bilo predvideno, in pospeši oksidacijo uporovne žice. Lažje je vzdrževati grelnike z locirnimi obroči ali navojnimi priključki na hladnih mestih, kjer jih je težko odstraniti za zamenjavo.
Strategije toplotnega nadzora se zelo razlikujejo od tistih, ki se uporabljajo v zmernem podnebju. Osnovni bimetalni termostati nimajo točnosti, potrebne za procese, ki so občutljivi na spremembe temperature. Polprevodniški-releji z ničelnim-navzkrižnim preklapljanjem zmanjšajo elektromagnetne motnje in podaljšajo življenjsko dobo grelnikov, saj se znebijo toplotnega šoka, ki nastane pri nenadnem prekinitvi napajanja. Pri segrevanju laboratorijske opreme ali delov letala, kjer bi lahko sprememba za ±2 stopinji spremenila rezultate, je pomembno, da uporabite kartušne grelnike z vgrajenimi -termoelementi, da dobite natančne temperaturne profile.
Ljudje na splošno pozabijo na specifikacijo dolžine za neogrevane prostore. Standardne izvedbe imajo hladna območja od 5 do 10 mm na koncu kabla, da se terminal ne segreje preveč. Na mestih, kjer je temperatura -40 stopinj, podaljšanje tega neogrevanega dela za 25–50 mm ohranja temperaturo povezave nad rosiščem, kar preprečuje nastajanje kondenzacije v električnih ohišjih. Nekateri modeli uporabljajo pravokotne podaljške plašča ali upogibne oblike za odmik vodnikov stran od mrzlih površin, hkrati pa omogočajo dober prenos toplote v delovnem območju.
