Hvorfor standard varmeovner fryser ut i ekstrem kulde

Tenk på et forskningssenter i Antarktis eller et naturgassanlegg i Sibir. Utstyret er topp-og konstruksjonen er veldig nøye, men varmesystemer fortsetter å bryte ned når temperaturen synker til -40 grader. De fleste varmeovner tåler temperaturer opp til 800 grader (1472 grader F) uten problemer, derfor er den maksimale temperaturvurderingen vanligvis ikke problemet. Problemet er muligheten til å starte opp i kulde, håndtere termisk ekspansjon og hvordan materialer oppfører seg ved svært lave temperaturer.

Standard patronvarmere forventer at starttemperaturen er romtemperatur. Designerne deres finner ut hvor mye plass som trengs for termisk ekspansjon ved arbeidstemperaturer, ikke for sammentrekningen som skjer når kvikksølvet synker til -40 grader. Metallbelegget krymper mer enn den keramiske kjernen på innsiden, noe som kan etterlate hull som fylles med fuktighet. Når strøm tilføres, forvandles fuktigheten til damp, som bryter magnesiumoksidisolasjonen og forårsaker kortslutninger. Lavtemperaturpatronvarmere løser dette problemet ved å velge de riktige materialene og sørge for at de kan håndtere hele temperaturområdet fra -40 grader til +800 grader.


Å velge kappemateriale blir en balansegang. For de fleste bruksområder er 304 rustfritt stål et godt valg fordi det ikke ruster og er billig. 316L rustfritt stål på den annen side er bedre til å motstå klorider og industrielle kjemikalier, derfor er det bedre for marine eller kjemiske prosessforhold. Incoloy 800 eller 840 legeringer er det ideelle valget for de mest ekstreme forhold, inkludert varmeelementer som er utsatt for både kryogene temperaturer og korrosive miljøer. De er motstandsdyktige mot oksidasjon ved høye temperaturer og tøffe ved lave temperaturer. Disse nikkel-jern-kromlegeringene beholder sine mekaniske egenskaper selv når temperaturene går mye opp og ned, noe som ville bryte andre materialer.

I kaldt vær er elektrisk terminering et annet sted der ting kan gå galt. Ved -20 grader blir PVC-isolasjonen på standard ledninger sprø og går i stykker. Gode ​​kassettvarmere for kaldt-vær bruker glassfiber-silikonkomposittisolasjon som tåler kontinuerlig bruk ved 250 grader og forblir fleksibel ved -60 grader. I stedet for vanlige epoksyer som går i stykker når de er frosne, bruker overgangen fra blytråd til varmelegemet potteblandinger beregnet for termisk sykling.

Når du velger watttetthet for applikasjoner under null, må du være veldig forsiktig. Varmeovner med høy-tetthet (opptil 63W/cm²) fungerer godt for å raskt varme opp plastsprøytestøpeformer, men utstyr som skal brukes i kaldt vær fungerer ofte bedre med design med lavere-tetthet. En overflatebelastning på 12 W/cm² forhindrer at hydraulikkvæsker koker på ett sted eller at smøreoljer brytes ned på grunn av varme. Tanken er ikke å få den høyeste temperaturen; det er å spre varmen jevnt slik at de termiske gradientene ikke belaster materialet.

En komplett veiledning og teknisk titt på Cartridge Heaters.jpgHvordan du installerer varmeren er like viktig som hva slags type du kjøper. Borede hull må ha en klaring på +0.02mm til +0.05mm over varmeapparatets diameter for å tillate termisk ekspansjon uten å etterlate luftspalter. Ethvert gap større enn 0,1 mm fungerer som termisk isolasjon, noe som gjør at varmeren går varmere enn den var ment og fremskynder oksidasjonen av motstandstråden. Det er lettere å vedlikeholde varmeovner med lokaliseringsringer eller gjengede beslag på kjølige steder der det er vanskelig å fjerne dem for utskifting.

Termiske kontrollstrategier er svært forskjellige fra de som brukes i tempererte klimaer. Grunnleggende bimetalltermostater har ikke den nøyaktigheten som trengs for prosesser som er følsomme for endringer i temperaturen. Solid-releer med null-krysskobling reduserer elektromagnetisk interferens og får varmeovner til å vare lenger ved å bli kvitt det termiske sjokket som følger med plutselig strømsyklus. Ved oppvarming av laboratorieutstyr eller flydeler, der en endring på ±2 grader kan endre resultatene, er det viktig å bruke patronvarmere med innebygde- termoelementer for å få nøyaktige temperaturprofiler.

Folk glemmer generelt lengdespesifikasjonen for uoppvarmede områder. Standarddesign har kjølige soner på 5 til 10 mm i frontenden for å forhindre at terminalen blir for varm. På steder der temperaturen er -40 grader, holder denne uoppvarmede delen 25–50 mm lengre tilkoblingstemperaturene over duggpunktet, noe som stopper kondensdannelse i elektriske kabinetter. Noen design bruker rettvinklede hylseforlengelser eller bøyningsformer for å flytte ledninger vekk fra kjølige overflater, samtidig som det gir god varmeoverføring i arbeidsområdet.