เหตุใดเครื่องทำความร้อนมาตรฐานจึงแข็งตัวในสภาพอากาศหนาวเย็นจัด

ลองนึกถึงศูนย์วิจัยในทวีปแอนตาร์กติกาหรือโรงงานก๊าซธรรมชาติในไซบีเรีย อุปกรณ์นี้อยู่ในอันดับต้นๆ-และวิศวกรรมก็ระมัดระวังเป็นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ระบบทำความร้อนจะพังอยู่เสมอเมื่ออุณหภูมิลดลงถึง -40 องศา เครื่องทำความร้อนส่วนใหญ่สามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 800 องศา (1,472 องศา F) โดยไม่มีปัญหาใดๆ ดังนั้นระดับอุณหภูมิสูงสุดจึงไม่ใช่ปัญหา ปัญหาอยู่ที่ความสามารถในการสตาร์ทเครื่องในช่วงเย็น จัดการการขยายตัวเนื่องจากความร้อน และวิธีการทำงานของวัสดุที่อุณหภูมิต่ำมาก

เครื่องทำความร้อนแบบตลับมาตรฐานคาดว่าอุณหภูมิเริ่มต้นจะเป็นอุณหภูมิห้อง นักออกแบบของพวกเขาทราบว่าจำเป็นต้องใช้พื้นที่เท่าใดสำหรับการขยายตัวทางความร้อนที่อุณหภูมิใช้งาน ไม่ใช่สำหรับการหดตัวที่เกิดขึ้นเมื่อปรอทลดลงถึง -40 องศา โลหะที่หุ้มจะหดตัวมากกว่าแกนเซรามิกด้านใน ซึ่งอาจทิ้งช่องว่างที่เต็มไปด้วยความชื้นได้ เมื่อจ่ายไฟ ความชื้นจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ซึ่งจะทำให้ฉนวนแมกนีเซียมออกไซด์แตกตัวและทำให้เกิดการลัดวงจร เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์อุณหภูมิต่ำแก้ปัญหานี้โดยการเลือกวัสดุที่เหมาะสม และตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถรับมือกับช่วงอุณหภูมิที่สมบูรณ์ตั้งแต่ -40 องศาถึง +800 องศา


การเลือกวัสดุเปลือกจะทำให้เกิดความสมดุล สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ สแตนเลส 304 เป็นตัวเลือกที่ดีเพราะไม่เป็นสนิมและมีราคาไม่แพง. 316 สแตนเลส L ทนทานต่อคลอไรด์และสารเคมีอุตสาหกรรมได้ดีกว่า ดังนั้นจึงดีกว่าสำหรับสภาวะทางทะเลหรือกระบวนการแปรรูปทางเคมี โลหะผสม Incoloy 800 หรือ 840 เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสภาวะที่รุนแรงที่สุด รวมถึงองค์ประกอบความร้อนที่ต้องสัมผัสกับทั้งอุณหภูมิเยือกแข็งและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงและทนทานที่อุณหภูมิต่ำ โลหะผสมนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียมเหล่านี้ยังคงรักษาคุณสมบัติทางกลไว้ได้แม้ว่าอุณหภูมิสูงขึ้นหรือต่ำลงมาก ซึ่งจะทำให้วัสดุอื่นๆ แตกหักได้

ในสภาพอากาศหนาวเย็น การต่อสายไฟฟ้าเป็นอีกจุดหนึ่งที่อาจเกิดข้อผิดพลาดได้ ที่ -ที่ 20 องศา ฉนวน PVC บนสายไฟมาตรฐานจะเปราะและแตกหัก เครื่องทำความร้อนแบบตลับสำหรับสภาพอากาศเย็นดี-ใช้ฉนวนคอมโพสิตไฟเบอร์กลาส-ซิลิโคนที่สามารถรองรับการใช้งานต่อเนื่องที่ 250 องศา และคงความยืดหยุ่นได้ที่ -60 องศา แทนที่จะใช้อีพอกซีธรรมดาที่แตกสลายเมื่อถูกแช่แข็ง การเปลี่ยนจากลวดตะกั่วไปเป็นตัวทำความร้อนจะใช้สารประกอบสำหรับการปลูกถ่ายที่มีจุดประสงค์เพื่อการหมุนเวียนด้วยความร้อน

เมื่อเลือกความหนาแน่นของวัตต์สำหรับการใช้งานที่ต่ำกว่าศูนย์ คุณต้องใช้ความระมัดระวังเป็นอย่างมาก เครื่องทำความร้อนความหนาแน่นสูง- (สูงถึง 63 วัตต์/ซม.²) ทำงานได้ดีเพื่อให้ความร้อนแก่แม่พิมพ์ฉีดพลาสติกได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ที่จะใช้ในสภาพอากาศหนาวเย็นมักจะทำงานได้ดีกว่าด้วยการออกแบบที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า- โหลดพื้นผิว 12 วัตต์/ซม.² จะหยุดน้ำมันไฮดรอลิกไม่ให้เดือดในที่เดียว หรือทำให้น้ำมันหล่อลื่นไม่พังเนื่องจากความร้อน แนวคิดไม่ใช่การได้รับอุณหภูมิสูงสุด เป็นการกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้การไล่ระดับความร้อนไม่ทำให้วัสดุเกิดความเครียด

คู่มือฉบับสมบูรณ์และข้อมูลด้านเทคนิคเกี่ยวกับเครื่องทำความร้อนแบบตลับ.jpgวิธีติดตั้งเครื่องทำความร้อนมีความสำคัญพอๆ กับประเภทที่คุณซื้อ รูที่เจาะจะต้องมีระยะห่าง +0.02 มม. ถึง +0.05 มม. เหนือเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องทำความร้อน เพื่อให้เกิดการขยายตัวทางความร้อนโดยไม่ทิ้งช่องว่างอากาศ ช่องว่างใดๆ ที่ใหญ่กว่า 0.1 มม. จะทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน ทำให้เครื่องทำความร้อนทำงานร้อนกว่าที่ควรจะเป็น และเร่งการเกิดออกซิเดชันของลวดต้านทาน ง่ายต่อการบำรุงรักษาเครื่องทำความร้อนโดยระบุตำแหน่งวงแหวนหรืออุปกรณ์เกลียวในสถานที่เย็นซึ่งการถอดออกเพื่อเปลี่ยนเป็นเรื่องยาก

กลยุทธ์การควบคุมความร้อนแตกต่างอย่างมากจากกลยุทธ์ที่ใช้ในสภาพอากาศอบอุ่น เทอร์โมสแตทแบบไบเมทัลลิกพื้นฐานไม่มีความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับกระบวนการที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โซลิด-รีเลย์สถานะที่มีการสลับข้ามเป็นศูนย์- ช่วยลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และทำให้เครื่องทำความร้อนมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นโดยกำจัดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลันที่มาพร้อมกับการหมุนเวียนของพลังงานกะทันหัน เมื่อทำความร้อนอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการหรือชิ้นส่วนของเครื่องบิน ซึ่งการเปลี่ยนแปลง ±2 องศาอาจทำให้ผลลัพธ์เปลี่ยนแปลงได้ สิ่งสำคัญคือต้องใช้เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ที่มี-เทอร์โมคัปเปิ้ลในตัวเพื่อให้ได้โปรไฟล์อุณหภูมิที่แม่นยำ

โดยทั่วไปผู้คนมักลืมข้อกำหนดความยาวสำหรับพื้นที่ไม่ได้รับความร้อน การออกแบบมาตรฐานมีโซนเย็น 5 ถึง 10 มม. ที่ปลายตะกั่วเพื่อป้องกันไม่ให้จอเทอร์มินัลร้อนเกินไป ในสถานที่ซึ่งมีอุณหภูมิ -40 องศา การทำให้ชิ้นส่วนที่ไม่ได้รับความร้อนนี้ยาวขึ้น 25–50 มม. จะรักษาอุณหภูมิการเชื่อมต่อให้สูงกว่าจุดน้ำค้าง ซึ่งจะหยุดการควบแน่นไม่ให้ก่อตัวในตู้ไฟฟ้า การออกแบบบางแบบใช้ส่วนต่อขยายปลอกมุมขวาหรือรูปทรงโค้งงอเพื่อเคลื่อนลีดออกจากพื้นผิวที่เย็น ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้ถ่ายเทความร้อนได้ดีในพื้นที่ทำงาน