Γιατί οι τυπικές θερμάστρες παγώνουν στο ακραίο κρύο
Αφήστε ένα μήνυμα
Σκεφτείτε ένα ερευνητικό κέντρο στην Ανταρκτική ή ένα εργοστάσιο φυσικού αερίου στη Σιβηρία. Ο εξοπλισμός είναι κορυφαίος-και η μηχανική είναι πολύ προσεκτική, ωστόσο τα συστήματα θέρμανσης συνεχίζουν να χαλούν όταν η θερμοκρασία πέσει στους -40 βαθμούς . Οι περισσότεροι θερμαντήρες μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες έως και 800 βαθμούς (1472 βαθμοί F) χωρίς προβλήματα, επομένως η μέγιστη βαθμολογία θερμοκρασίας δεν είναι συνήθως το πρόβλημα. Το θέμα είναι με την ικανότητα εκκίνησης στο κρύο, τη διαχείριση της θερμικής διαστολής και τον τρόπο συμπεριφοράς των υλικών σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
Οι τυπικοί θερμαντήρες φυσιγγίων αναμένουν ότι η αρχική θερμοκρασία θα είναι θερμοκρασία δωματίου. Οι σχεδιαστές τους καταλαβαίνουν πόσος χώρος χρειάζεται για τη θερμική διαστολή σε θερμοκρασίες εργασίας, όχι για τη συστολή που συμβαίνει όταν ο υδράργυρος πέσει στους -40 βαθμούς . Το μεταλλικό κάλυμμα συρρικνώνεται περισσότερο από τον κεραμικό πυρήνα στο εσωτερικό, γεγονός που θα μπορούσε να αφήσει κενά που γεμίζουν με υγρασία. Όταν εφαρμόζεται ρεύμα, η υγρασία μετατρέπεται σε ατμό, ο οποίος σπάει τη μόνωση του οξειδίου του μαγνησίου και προκαλεί βραχυκυκλώματα. Οι θερμαντήρες φυσιγγίων χαμηλής θερμοκρασίας λύνουν αυτό το πρόβλημα επιλέγοντας τα σωστά υλικά και διασφαλίζοντας ότι μπορούν να χειριστούν το πλήρες εύρος θερμοκρασίας από -40 βαθμούς έως +800 βαθμούς .
Η επιλογή του υλικού της θήκης γίνεται πράξη εξισορρόπησης. Για τις περισσότερες χρήσεις, ο ανοξείδωτος χάλυβας 304 είναι μια εξαιρετική επιλογή επειδή δεν σκουριάζει και είναι φθηνός. 316Ο ανοξείδωτος χάλυβας L, από την άλλη πλευρά, είναι καλύτερος στην αντίσταση στα χλωρίδια και στα βιομηχανικά χημικά, επομένως είναι καλύτερος για θαλάσσιες ή χημικές συνθήκες επεξεργασίας. Τα κράματα Incoloy 800 ή 840 είναι η ιδανική επιλογή για τις πιο ακραίες συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων των θερμαντικών στοιχείων που εκτίθενται τόσο σε κρυογονικές θερμοκρασίες όσο και σε διαβρωτικά περιβάλλοντα. Είναι ανθεκτικά στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες και σκληρά σε χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτά τα κράματα νικελίου-σιδήρου-χρωμίου διατηρούν τις μηχανικές ιδιότητές τους ακόμα και όταν οι θερμοκρασίες ανεβαίνουν και πέφτουν πολύ, κάτι που θα μπορούσε να σπάσει άλλα υλικά.
Σε κρύο καιρό, ο ηλεκτρικός τερματισμός είναι ένα άλλο μέρος όπου τα πράγματα μπορεί να πάνε στραβά. Στους -20 βαθμούς , η μόνωση PVC στα τυπικά σύρματα μολύβδου γίνεται εύθραυστη και σπάει. Οι καλές θερμάστρες με φυσίγγια κρύου-καιρού χρησιμοποιούν σύνθετη μόνωση φίμπεργκλας-σιλικόνης που μπορεί να χειριστεί τη συνεχή χρήση στις 250 μοίρες και να παραμείνει εύκαμπτη στους -60 βαθμούς . Αντί για συνηθισμένες εποξειδικές ουσίες που διασπώνται όταν καταψύχονται, η μετάβαση από το σύρμα μολύβδου στο σώμα του θερμαντήρα χρησιμοποιεί ενώσεις δοχείων που προορίζονται για θερμική ανακύκλωση.
Όταν επιλέγετε πυκνότητα watt για εφαρμογές κάτω από το μηδέν, πρέπει να είστε πολύ προσεκτικοί. Οι θερμαντήρες υψηλής πυκνότητας (έως 63 W/cm²) λειτουργούν καλά για τη γρήγορη θέρμανση των καλουπιών έγχυσης πλαστικού, ωστόσο ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται σε κρύο καιρό λειτουργεί καλύτερα με σχέδια χαμηλότερης-πυκνότητας. Ένα επιφανειακό φορτίο 12 W/cm² εμποδίζει τον βρασμό των υδραυλικών υγρών σε ένα μέρος ή τη διάσπαση των λιπαντικών λιπαντικών λόγω θερμότητας. Η ιδέα δεν είναι να έχετε την υψηλότερη θερμοκρασία. είναι να διαχέετε τη θερμότητα ομοιόμορφα έτσι ώστε οι θερμικές κλίσεις να μην πιέζουν το υλικό.
Ένας πλήρης οδηγός και τεχνική ματιά στο Cartridge Heaters.jpgΟ τρόπος εγκατάστασης του θερμαντήρα είναι εξίσου σημαντικός με το είδος που αγοράζετε. Οι τρυπημένες οπές πρέπει να έχουν διάκενο από +0.02mm έως +0.05mm από τη διάμετρο του θερμαντήρα για να επιτρέπεται η θερμική διαστολή χωρίς να αφήνονται κενά αέρα. Οποιοδήποτε διάκενο μεγαλύτερο από 0,1 mm λειτουργεί ως θερμομόνωση, καθιστώντας τη θερμάστρα πιο ζεστή από ό,τι έπρεπε και επιταχύνοντας την οξείδωση του σύρματος αντίστασης. Είναι ευκολότερο να συντηρείτε θερμάστρες με δακτυλίους τοποθέτησης ή εξαρτήματα με σπείρωμα σε παγωμένα μέρη όπου η αφαίρεσή τους για αντικατάσταση είναι δύσκολη.
Οι στρατηγικές θερμικού ελέγχου είναι πολύ διαφορετικές από αυτές που χρησιμοποιούνται σε εύκρατα κλίματα. Οι βασικοί διμεταλλικοί θερμοστάτες δεν έχουν την ακρίβεια που απαιτείται για διαδικασίες που είναι ευαίσθητες στις αλλαγές της θερμοκρασίας. Τα ρελέ στερεάς-κατάστασης με μηδενική-διασταυρούμενη μεταγωγή μειώνουν τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και κάνουν τους θερμαντήρες να διαρκούν περισσότερο, απαλλαγώντας από το θερμικό σοκ που προκαλείται από την ξαφνική εναλλαγή ισχύος. Κατά τη θέρμανση εργαστηριακού εξοπλισμού ή εξαρτημάτων αεροσκάφους, όπου μια αλλαγή ±2 μοιρών θα μπορούσε να αλλάξει τα αποτελέσματα, είναι σημαντικό να χρησιμοποιείτε θερμαντήρες φυσιγγίων με ενσωματωμένα-θερμοστοιχεία για να έχετε ακριβή προφίλ θερμοκρασίας.
Οι άνθρωποι γενικά ξεχνούν τις προδιαγραφές μήκους για μη θερμαινόμενες περιοχές. Τα τυπικά σχέδια έχουν ζώνες ψύξης 5 έως 10 mm στο άκρο του ηλεκτροδίου για να μην ζεσταίνεται πολύ ο ακροδέκτης. Σε μέρη όπου η θερμοκρασία είναι -40 βαθμοί , κάνοντας αυτό το μη θερμαινόμενο τμήμα 25–50 mm μακρύτερο διατηρεί τις θερμοκρασίες σύνδεσης πάνω από το σημείο δρόσου, το οποίο σταματά τη δημιουργία συμπύκνωσης σε ηλεκτρικά περιβλήματα. Ορισμένα σχέδια χρησιμοποιούν προεκτάσεις περιβλήματος ορθής γωνίας ή σχήματα κάμψης για να απομακρύνουν τα καλώδια από ψυχρές επιφάνειες, ενώ παράλληλα επιτρέπουν την καλή μεταφορά θερμότητας στην περιοχή εργασίας.
