تأثیر استرس سیکل سرد-روی گرمکن‌های کارتریج دارای رتبه -30 درجه
عملیات توقف طولانی مدت-شروع چرخه‌ای- یک حالت معمول کار عناصر گرمایشی در تجهیزات برودتی صنعتی است. بسیاری از بخاری‌های کارتریجی که به‌طور معمول در آزمایش‌های کوتاه‌مدت-درجه حرارت پایین-کار می‌کنند، پس از هزاران سیکل سرد-در -30 درجه، دچار آسیب‌های ساختاری و کاهش عملکرد می‌شوند. اکثر تیم‌های مهندسی این مشکل را به نقص کیفیت محصول نسبت می‌دهند، در حالی که علت واقعی در عدم مطابقت با طراحی ساختاری ضد استرس حرفه‌ای و پارامترهای استاندارد چگالی توان برای بخاری‌های کارتریج در شرایط کاری چرخه‌ای با دمای بسیار پایین است.
استرس چرخه سرد{0}}قاتل اصلی اجزای گرمایشی در محیط‌های -30 درجه است. متفاوت از عملکرد دمای اتاق{4}}، هر بار شروع-توقف بخاری کارتریج در شرایط دمای فوق‌العاده-پایین، یک گرادیان دمایی عظیم در داخل قطعه ایجاد می‌کند. وقتی برق خاموش است، کل بخاری کارتریج به طور کامل تا -30 درجه خنک می‌شود و همه مواد داخلی در حالت انقباض در دمای پایین هستند. هنگامی که روشن می شود، سیم گرمایش داخلی به سرعت گرم می شود، در حالی که غلاف بیرونی و لایه پرکننده هنوز در حالت یخ زده با دمای پایین هستند. این اختلاف دمای لحظه ای باعث ایجاد اکستروژن متناوب و تنش کششی قوی بر روی ساختار داخلی بخاری کارتریج می شود.
چگالی توان سطحی مستقیماً میزان تنش چرخه ای بخاری های کارتریج را تعیین می کند. راستی‌آزمایی صنعت نشان می‌دهد که بخاری‌های کارتریجی با چگالی توان 5 تا 7 وات بر سانتی‌متر مربع، ضعیف‌ترین نوسان تنش چرخه‌ای را در محیط‌های -30 درجه دارند. بخاری های کارتریجی با چگالی توان بیش از 7W/cm² دارای سرعت گرمایش داخلی بسیار سریع هستند و نیروی انبساط حرارتی آنی بسیار بیشتر از ظرفیت باربری لایه پرکننده اکسید منیزیم است. پس از چرخه های مکرر، ریز ترک هایی در لایه عایق ظاهر می شود که به تدریج گسترش می یابد و در نهایت منجر به خرابی عایق و نشت الکتریکی می شود.
بخاری های کارتریجی با چگالی توان کمتر از 5W/cm² با نوع دیگری از آسیب های چرخه ای روبرو هستند. قدرت گرمایش ناکافی منجر به چرخه طولانی افزایش دما می شود. جزء گرمایش برای مدت طولانی در حالت گرمایش کم توان و تعادل تلفات حرارتی مداوم است و ماده در حالت انبساط و انقباض آهسته مکرر قرار دارد. این خستگی طولانی مدت با تنش کم فرکانس- باعث پیری مواد غلاف و شل شدن پر شدن داخلی می شود و در نتیجه راندمان هدایت گرما را کاهش می دهد و پاسخ دما را به تاخیر می اندازد.
بخاری‌های کارتریجی فوق{0}}مقاوم در دمای پایین، ساختار داخلی را به‌طور خاص برای تنش‌های چرخه‌ای سرد-گرم بهینه می‌کنند. فرآیند سیم پیچ یکنواخت تقسیم شده برای پراکنده کردن بار گرمایش، جلوگیری از گرمای بیش از حد موضعی و تمرکز بیش از حد استرس اتخاذ شده است. لایه پرکننده اکسید منیزیم ذوب شده فشرده شده با فشار بالا-قابلیت تغییر شکل ضد استرس قوی دارد که می‌تواند یکپارچگی ساختاری را در طول مکرر انقباض-درجه حرارت پایین و انبساط{7}در دمای بالا حفظ کند. غلاف فولادی ضد زنگ تثبیت شده در دمای پایین به طور موثری در برابر خستگی فلزی ناشی از تغییرات چرخه‌ای طولانی مدت{10}دما مقاوم است.
در کاربردهای صنعتی واقعی، تجهیزاتی مانند محفظه‌های آزمایش شبیه‌سازی محیطی در دمای پایین، سیستم‌های گرمایش ضد یخ زدگی خط لوله در فضای باز و نیمکت‌های تست مقاومت در برابر سرما خودرو، همگی به کار با چرخه گرم{{2} مکرر نیاز دارند. این سناریوها الزامات بسیار بالایی در عملکرد ضد خستگی بخاری‌های کارتریجی دارند و باید به محصولاتی با چگالی توان استاندارد 5-7 وات بر سانتی‌متر مربع و طراحی ضد استرس چرخه‌ای مجهز شوند.
مشخصات عملکرد روزانه همچنین بر عمر چرخه ای بخاری های کارتریجی فوق{{0}در دمای پایین تأثیر می گذارد. حالت منبع تغذیه با شروع آهسته می تواند تأثیر استرس آنی را به طور مؤثر کاهش دهد، در حالی که برق{2}}روشن و خاموش کردن مکرر آنی{3}}خستگی سازه را تا حد زیادی تسریع می کند. تطابق معقول شکاف نصب و شرایط اتلاف گرما می تواند اختلاف دمای داخلی و خارجی بخاری کارتریج را متعادل کند و از دست دادن تنش چرخه ای را کاهش دهد.
عملکرد پایدار بخاری‌های کارتریجی در سناریوهای-درازمدت -30 درجه سرد-سیکل گرم، بر پیکربندی استاندارد چگالی توان و بهینه‌سازی ساختاری ضد استرس حرفه‌ای متکی است. راه حل های طراحی سفارشی را می توان با توجه به فرکانس چرخه واقعی و مدت زمان کار تجهیزات صنعتی برای اطمینان از عملکرد پایدار طولانی مدت عناصر گرمایش ارائه کرد.
