بخاری کارتریجی انرژی حرارتی تولید می کند که سپس به هدف یا محیط اطراف منتقل می شود. این انتقال انرژی از یک جسم با دمای بالاتر (هیتر) به یک جسم با دمای پایینتر، عموماً از طریق سه مکانیسم فیزیکی اساسی انجام میشود: هدایت، همرفت و تابش.
1. روش های انتقال حرارت چیست؟
(1) رسانایی فرآیندی است که در آن انرژی حرارتی از طریق تماس فیزیکی مستقیم بین ذرات درون یک جسم یا بین اجسام مجاور منتقل می شود. در سطح میکروسکوپی،-اتمها یا مولکولهای انرژی بالاتر با شدت بیشتری ارتعاش میکنند و با ذرات همسایه و کمانرژی برخورد میکنند و انرژی جنبشی را منتقل میکنند. در زمینه بخاری کارتریجی، این حالت اولیه انتقال حرارت از سیم مقاومت داخلی به غلاف فلزی بیرونی از طریق پودر اکسید منیزیم متراکم است. علاوه بر این، این مکانیسم مهمی است که توسط آن گرما از غلاف بخاری به جسم جامدی که مستقیماً با آن در تماس است، مانند قالب فلزی، صفحه یا مایع حرکت می کند. راندمان انتقال حرارت رسانا به هدایت حرارتی مواد و کیفیت رابط تماس بستگی دارد. تناسب محکم بین بخاری و سوراخ نصب آن، که اغلب با خمیر حرارتی تقویت میشود، شکافهای هوا (رسانای ضعیف) را به حداقل میرساند و جریان گرمای رسانا را به حداکثر میرساند.
(2) همرفت شامل انتقال گرما با حرکت فیزیکی یک سیال (گاز یا مایع) است. هنگامی که یک سیال گرم می شود، منبسط می شود، چگالی آن کمتر می شود و بالا می رود. سیال خنکتر و متراکمتر سپس به داخل حرکت میکند تا جای خود را بگیرد و یک الگوی گردش ایجاد کند. این حرکت سیال حجیم انرژی حرارتی را از منبع گرما دور می کند. برای بخاری کارتریجی، انتقال حرارت همرفتی زمانی غالب است که از آن برای گرم کردن هوا، روغن، آب یا سایر سیالات پردازش استفاده شود. به عنوان مثال، در یک بخاری هوا، جریان های همرفت طبیعی یا جریان هوای اجباری (از طریق یک فن) گرما را از سطح غلاف دور می کنند. در بخاری غوطهوری، سیال اطراف بخاری گرم میشود، شناور میشود و بالا میرود و جریانهای همرفتی طبیعی ایجاد میکند که گرما را در سراسر مخزن توزیع میکند. سرعت انتقال حرارت همرفتی به شدت تحت تأثیر خواص سیال و سرعت جریان آن است.
(3) تابش حرارتی فرآیندی است که در آن یک جسم به دلیل دمای خود انرژی را به شکل امواج الکترومغناطیسی (تابش مادون قرمز) ساطع می کند. بر خلاف رسانایی و همرفت، تشعشع به هیچ محیط مادی نیاز ندارد. می تواند به خوبی از خلاء عبور کند. این تنها روش ممکن برای انتقال حرارت در فضا است. تمام اجسام بالای صفر مطلق تشعشعات حرارتی ساطع می کنند. برای بخاری کارتریجی که در دمای سطح بالا کار می کند (معمولاً بالای 400 درجه / 750 درجه فارنهایت، جایی که شروع به درخشش آشکار قرمز می کند)، انتقال حرارت تابشی قابل توجه می شود. غلاف بخاری امواج مادون قرمز ساطع می کند که مستقیماً به سطوح خنک تر در محدوده دید می رسد و آنها را بدون گرم کردن هوای مداخله گرم می کند. این حالت به ویژه در کاربردهای کوره، فرآیندهای گرمایش مادون قرمز، و هر موقعیتی که بخاری در تماس فیزیکی مستقیم با هدف قرار ندارد، اهمیت دارد.
2. حالت های ترکیبی در کاربردهای عملی
در بیشتر{0}}فرایندهای گرمایش در دنیای واقعی که شامل بخاری کارتریجی میشود، این سه حالت اصلی انتقال حرارت اغلب بهطور همزمان اتفاق میافتند و در تعامل هستند. به عنوان مثال، یک بخاری نصب شده در یک قالب، گرما را به بلوک فلزی هدایت می کند. سپس سطوح بیرونی آن قالب داغ گرما را به هوای اطراف از طریق همرفت (جریان هوا) و تشعشع (به دیگر اجسام سردتر در اتاق) از دست می دهند. یک بخاری غوطه ور در یک مخزن آب در درجه اول گرما را از طریق رسانش به لایه سیال مجاور منتقل می کند، که سپس جریان های همرفتی را برای مخلوط کردن مخزن آغاز می کند. به طور همزمان، دیواره های مخزن داغ و سطح آب انرژی خود را از طریق تشعشع و همرفت به محیط از دست می دهند. درک تأثیر متقابل این حالتها برای پیشبینی دقیق عملکرد سیستم، طراحی سیستمهای گرمایش کارآمد، و انتخاب نوع گرمکن کارتریج مناسب، چگالی وات و روش نصب برای یک کاربرد معین ضروری است.
