Prostředí s vysokou-teplotou: Posouvání limitů 28mm ohřívače kazet

Co se stane, když provozní teplota překročí 500 stupňů a jak udržovat ohřívač kazet v provozu.


Většina průmyslových vytápění funguje dobře mezi 100 a 400 stupni. Při správné instalaci základní nerezové jednohlavé kazetové topné těleso funguje dobře po léta při těchto teplotách.

Některá použití však potřebují více. Tlakové-lití, tvarování skla, některé chemické procesy a plasty, které pracují při velmi vysokých teplotách, to vše musí fungovat při 500 stupních, 600 stupních nebo dokonce vyšších po dlouhou dobu. Standardní kazetové ohřívače v těchto extrémech rychle prasknou.

Každý, kdo pracuje s obtížnými tepelnými procesy, musí vědět, co 28mm velký průměr jednohlavového topného tělesa dokáže a co ne při nastavení vysokých-teplot.

Co se stane, když teplota stoupne?
Jak teplota stoupá, každá část topného tělesa musí pracovat více.

Materiál pro plášť. Při teplotě nad 500 stupňů začíná standardní nerezová ocel (304, 316) ztrácet svou pevnost a schopnost odolávat oxidaci. Plášť může zkřehnout a může dojít k odlupování povrchu. Rychlá degradace nastane, když jej spustíte po dlouhou dobu na 600 stupňů. Pochvy Incoloy® (třídy 800 a 840) zůstávají pevné a nekorodují až do asi 800 stupňů. Pro nejvyšší teploty jsou potřeba nikl-chromové slitiny nebo jedinečné superslitiny.

Izolace z MgO. Izolace oxidu hořečnatého je poměrně stabilní a neroztaje se, dokud nedosáhne 2800 stupňů. Ale když je teplota vysoká, MgO se může stát trochu vodivým, což snižuje odpor izolantu. Tento efekt pomine, když teplota klesne, ale může způsobit nepříjemné vypínání zemního spojení v citlivých řídicích systémech. MgO s kontrolovaným množstvím vlhkosti funguje lépe při vysokých teplotách.

Drát, který odolává. Drát, který odolává teplu, je část, která je nejcitlivější na teplotu. Nad 600 stupňů standardní NiCr (80/20 nikl-chrom) drát rychle oxiduje. Chcete-li pokračovat v práci nad tímto bodem, potřebujete speciální slitiny, jako je NiCrFe nebo vlastní vysokoteplotní-třídy.

Ukončení. Místo, kde se elektrické vodiče spojují s odporovým drátem, je slabé. Při vysokých teplotách mohou standardní pájené nebo krimpované spoje zeslábnout nebo se zlomit. Potřebujete svařované konektory nebo vysokoteplotní -koncovky, které jsou vyrobeny právě pro tento účel.

28mm výhoda v horkém počasí
Při vysokých{0}}teplotách je lepší 28mm topné těleso, protože má větší průměr. Odporový drát lze svinout při nižší hustotě wattů pro stejný celkový příkon, protože má uvnitř více prostoru. I když je plášť zahřátý, nižší hustota wattu se rovná nižším teplotám uvnitř drátu.

28mm jednohlavový topný článek s teplotou pláště 600 stupňů a wattovou hustotou 5 W/cm² může mít vnitřní teplotu drátu 750 stupňů. 12mm ohřívač se stejným příkonem může zvýšit teplotu vnitřních drátů na více než 900 stupňů, což je prostě příliš vysoká hodnota, aby ji zvládla jakákoli odolná slitina.

Tento rozdíl je důvodem, proč větší ohřívače často fungují při vysokých-teplotách, zatímco menší ne.

Výběr materiálů pláště pro vysoké teploty
Výběr správného materiálu pláště je velmi důležitý pro kazetový ohřívač, který pracuje při 500 stupních.

Incoloy 800 lze používat nepřetržitě při teplotách až 760 stupňů. Dobrá mechanická pevnost a odolnost proti oxidaci. Nejtypičtější volba pro průmyslová použití, která potřebují pracovat při vysokých teplotách.

Incoloy 840 je jako 800, ale obsahuje více chrómu, díky čemuž lépe odolává oxidaci. Funguje dobře až do 800 stupňů.

Slitiny niklu-chromu jako 80/20 se nazývají nichrom (NiCr). Mohou být použity jako materiály pláště při velmi vysokých teplotách (až 1000 stupňů), ale jsou dražší a neodolávají korozi tak dobře jako Incoloy.

Nerezová ocel 310 je austenitická třída, která má více chromu a niklu než 304/316. Dobré na krátkou dobu při teplotách do 1000 stupňů, ale oxiduje rychleji než Incoloy, když se používá nepřetržitě při vysokých teplotách.

Při práci s korozivními plyny nebo chemikáliemi při vysokých teplotách můžete potřebovat titan nebo speciální povlaky. Tato řešení jsou však mnohem dražší.

Na co je třeba myslet při instalaci ve vysokém žáru
Tepelná roztažnost je patrnější při vyšších teplotách. Při zahřátí na 600 stupňů se 28mm topné těleso, které má již pokojovou teplotu, může roztáhnout přibližně o 0,1 % své délky (asi 0,2 mm na 200mm topném tělese). Pokud se montážní otvor roztáhne více než ohřívač, může dojít k uvíznutí ohřívače v úzkém otvoru nebo naopak k vytvoření mezery.

Pro vysokoteplotní aplikace je nejlepší průměrová vůle na horním konci navrhovaného rozsahu (0,04–0,05 mm), protože umožňuje rozdílnou expanzi. Montážní otvor by měl být rovný a hladký, aby se ohřívač mohl roztáhnout bez ohýbání.

Musíte také myslet na teploty v blízkosti výstupu z olova. I když konec olova není zahřátý, teplo se může stále pohybovat podél pouzdra ke koncům. Pokud teplota na výstupech elektrody překročí 200 stupňů, normální svodové dráty a těsnění se zlomí. Možná budete potřebovat dlouhé, nevyhřívané délky, chladicí bloky nebo vysokoteplotní olověné materiály, jako jsou keramická vlákna nebo kovové-kabely s pláštěm.

Nejběžnější způsoby, jak se věci pokazí při vysoké teplotě
Když ohřívač kazet přestane fungovat při nastavení vysoké-teploty, je to obvykle z jednoho z následujících důvodů:

Oxidace pláště: Odlupování způsobuje tenčí stěnu pláště, což nakonec vede k porušení, které umožňuje vnějšímu světu vidět vnitřní části.

Pokles izolačního odporu: MgO se při vysokých teplotách stává dostatečně vodivým, aby aktivoval zemní ochranu, i když ohřívač stále pracuje.

Oxidace odporového drátu: Drát pomalu ztrácí svůj průřez-, což zvyšuje odpor a vytváří horká místa, která urychlují selhání.

Selhání těsnění olova: Těsnění mezi pláštěm a vodiči se porouchá a při ochlazení do ohřívače propustí vlhkost nebo nečistoty.

Užitečné tipy pro úspěch při vysokých teplotách
Při výběru ohřívače kazet pro vysokoteplotní-použití mějte na paměti tyto věci. Velikost 28 mm je často nejlepší, protože je největší, kterou lze použít. Vyberte si materiály pláště a drátu, které zvládnou teplotu, kterou potřebujete, plus bezpečnostní rezervu pro dlouhodobé používání. Pro dlouhodobé-používání při vysokých teplotách udržujte hustotu wattů co nejnižší, ideálně pod 5 W/cm². Ujistěte se, že na konci přívodu je dostatek nezahřáté délky pro ochranu koncovek. Pokud potřebujete, zvažte použití aktivního chlazení (vzduch nebo voda) pro vývody olova.

Poslední myšlenky
Při použití při vysokých teplotách je každá část jednoho ohřívače hlavy zatlačena na své limity. Abyste byli úspěšní, musíte pečlivě vybírat materiály, udržovat nízkou hustotu wattů a věnovat pozornost tepelné roztažnosti a výstupním teplotám olova. Pro tyto náročné podmínky je vhodnější 28mm ohřívač s velkým průměrem jedné hlavy, protože má větší povrch a větší vnitřní objem než menší velikosti.

Různé tepelné procesy potřebují různé množství tepla. Ohřívač kazet, který funguje v aplikaci tlakového lití při 550 stupních, nemusí fungovat tak dobře v procesu tvarování skla- při 700 stupních . Aby ohřívač fungoval spolehlivě, musí být nastaven na správnou teplotu pro danou práci.