حقیقت در مورد بخاریهای کارتریج با 5 تا 7 وات بر سانتیمتر مربع در مواد رسانایی پایین{2}}
یک فرض رایج در میان طراحان تجهیزات این است که یک بخاری کارتریجی که برای چگالی وات مشخصی درجه بندی شده است، صرف نظر از موادی که اطراف آن را احاطه کرده است، یکسان عمل می کند. این فرض به طرز خطرناکی اشتباه است. مواد احاطه کننده بخاری تعیین می کند که گرما چقدر کارآمد از سطح غلاف خارج می شود و این کارایی مستقیماً تعیین می کند که بخاری زنده بماند یا از کار بیفتد.
چگونه مواد اطراف همه چیز را تغییر می دهد
بخاری کارتریجی گرما را با رسانش به مواد اطراف پخش می کند. هنگامی که آن ماده دارای رسانایی حرارتی بالا-آلومینیوم با 205 W/m·K، مس با 400 W/m·K یا فولاد با 50 W/m·K- گرما باشد، به سرعت از بین میرود. غلاف بخاری نزدیک به دمای مورد نظر می ماند و سیم مقاومت داخلی حتی در چگالی توان 6 یا 7 وات بر سانتی متر مربع در محدوده ایمن باقی می ماند.
اما همان بخاری کارتریج را در موادی با رسانایی پایین مانند پلاستیک (0.2 تا 0.5 W/m·K)، لاستیک یا هوای راکد- قرار دهید و وضعیت بهطور چشمگیری تغییر میکند. گرما نمی تواند به اندازه کافی سریع فرار کند. دمای غلاف افزایش می یابد، سپس دمای سیم داخلی بیشتر می شود. عایق اکسید منیزیم تخریب می شود و خرابی به دنبال دارد.
محدوده 5 تا 7 W/cm² در عمل
بر اساس مشاهدات میدانی، محدوده چگالی توان 5 تا 7 W/cm² در کاربردهای فلزی با تماس حرارتی خوب کار میکند. برای پلاستیکها و سایر مواد با رسانایی پایین، بهتر است در انتهای پایینی-5 تا 6 W/cm² باقی بمانید. برای کاربردهای گرمایش هوا، حتی 4 وات بر سانتی متر مربع می تواند خطرآفرین باشد مگر اینکه جریان هوا قابل توجه باشد.
برخی از سازندگان بخاری های کارتریج را در کاربردهای تخصصی با خنک کننده فعال یا عملکرد پالسی به 15 یا 20 وات بر سانتی متر مربع فشار می دهند. اینها استثنا هستند نه قاعده. برای کار مداوم در هوای ساکن، هر چیزی بالاتر از 5 W/cm² باعث خرابی سریع می شود.
شناخت علائم هشدار دهنده
چگونه یک اپراتور می تواند تشخیص دهد که چگالی توان برای برنامه بسیار زیاد است؟ چندین نشانه قبل از شکست کامل ظاهر می شود. بخاری در حین کار یک درخشش قرمز قابل مشاهده بر روی سطح خود ایجاد می کند-این نشان دهنده دمای غلاف بیش از 600 درجه است که اغلب برای فولاد ضد زنگ استاندارد بسیار زیاد است. بخاری ظرف چند هفته پس از نصب در مدار باز میشود و آسیب خارجی قابل مشاهده نیست. سوراخ نصب تغییر رنگ، رسوبات کربن یا نشانه هایی از ذوب شدن مواد در اطراف بخاری را نشان می دهد.
شاید بارزترین نشانه این باشد که بخاری های جایگزین در همان فاصله زمانی خراب می شوند. هنگامی که همان الگوی خرابی تکرار می شود، دلیل اصلی تقریباً به طور قطع چگالی توان بیش از حد برای برنامه است، نه دسته ای از بخاری های معیوب.
تنظیم چگالی توان بدون تغییر وات
کاهش چگالی توان لزوماً به معنای کاهش کل وات نیست. افزایش طول گرم شده با ثابت نگه داشتن وات، چگالی توان را کاهش می دهد. از طرف دیگر، افزایش قطر بخاری سطح بیشتری را برای همان وات فراهم می کند. یک بخاری با قطر 12 میلیمتر تقریباً 20 درصد مساحت سطح بیشتری نسبت به بخاری با قطر 10 میلیمتر با همان طول دارد، که اجازه میدهد وات بالاتری با چگالی توان یکسان داشته باشد.
روش دیگر از چندین بخاری کوتاهتر به جای یک بخاری بلند استفاده میکند که بار گرما را در سطح بیشتری پخش میکند. همچنین اگر یکی از بخاریها خراب شود، این کار اضافی{1}} را فراهم میکند، بقیه گرمایش را در حین رسیدن جایگزین حفظ میکنند.
تصور غلط در مورد کنترل دما
یک باور رایج این است که یک کنترل کننده دما خوب می تواند چگالی توان بیش از حد را با چرخه روشن و خاموش کردن بیشتر بخاری جبران کند. این کمکی نمی کند. مشکل توان متوسط نیست، بلکه دمای لحظه ای سیم مقاومت در طول چرخه روشن است. حتی چرخههای کوتاه-در چگالی توان بیش از حد باعث گرمای بیش از حد موضعی میشود که به عایق آسیب میرساند.
راه حل صحیح این است که از ابتدا چگالی توان مناسب را مشخص کنید. هنگامی که یک بخاری نصب می شود، هیچ راهی برای کاهش چگالی توان آن بدون تغییر خود بخاری وجود ندارد.
برنامه{0}دستورالعملهای خاص
برای گرمایش منیفولد قالب گیری تزریقی که در آن بخاری کارتریج به طور کامل در فولاد تعبیه شده است، 6 تا 7 وات بر سانتی متر مربع پاسخ سریع و عمر خوبی را ارائه می دهد. برای نازلهای دونده گرم که مستقیماً پلاستیک را گرم میکنند، 5 تا 6 وات بر سانتیمتر مربع ایمنتر است. برای آب بندی میله ها در تجهیزات بسته بندی، جایی که بخاری به طور مکرر چرخه می کند، 5 وات بر سانتی متر مربع طول عمر را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. برای اجاقهای هوای آزمایشگاهی یا اتاقهای محیطی، ماندن زیر 4 وات بر سانتیمتر مربع عاقلانه است.
انتخاب چگالی توان مناسب برای بخاری کارتریجی به خاطر به خاطر سپردن اعداد نیست{0}}بلکه درک محیط حرارتی خاص است. هر ترکیبی از قطر بخاری، مواد اطراف، دمای عملیاتی و چرخه کار، تقاضاهای منحصر به فردی را ایجاد می کند. کمک طراحی حرفه ای تضمین می کند که چگالی توان انتخابی با شرایط واقعی-جهان مطابقت دارد، نه فقط با رتبه بندی های نظری.
