Rozhodnutí o materiálových vědách v ohřívačích kazet-za extrémních teplot
Zanechat vzkaz
Pokud mluvíte o průmyslovém vytápění, někdo by pravděpodobně nadnesl "nerez" jako by to byla jedna věc. Ve skutečnosti si výrobci kazetových ohřívačů vybírají z řady slitin, z nichž každá je nejvhodnější pro určitý rozsah teplot a chemických podmínek. Tyto výběry materiálů rozhodují o tom, zda ohřívač vydrží roky nebo se porouchá v měsících při použití při teplotě -40 stupňů.
Pro většinu průmyslových použití je nejvhodnějším materiálem nerezová ocel 304. Má 18% chromu a 8% niklu, díky čemuž je velmi odolný vůči oxidaci až do 800 stupňů a udržuje ho robustní při velmi nízkých teplotách. Austenitická struktura zastaví tvárný-k{7}}křehký přechod, ke kterému dochází u uhlíkových ocelí, takže plášť se nerozbije, když nastartuje za studena nebo projde tepelným cyklem. Pro většinu průmyslových použití v chladném klimatu, jako jsou venkovní stroje, chladicí zařízení a obecné procesní vytápění, je 304 optimální kombinací výkonu a ceny.
Přidáním 2–3 % molybdenu do původního složení 304 je nerezová ocel 316L mnohem odolnější vůči chloridům a průmyslovým chemikáliím. To je také důležité v pobřežních situacích, chemickém zpracování nebo potravinářských aplikacích, kde by sůl nebo kyselé čističe mohly poškodit běžnou nerezovou ocel. Písmeno „L“ znamená nízký obsah uhlíku (méně než 0,03 %), který zabraňuje tvorbě karbidu při svařování, což by mohlo začít korozi. 316L stojí za příplatek 20–30 %, protože vydrží déle v topných tělesech, které jsou vystaveny jak -40 stupňům, tak korozivnímu prostředí.
Incoloy 800 a 840 jsou nejlepší možnosti pro náročné práce. Slitiny niklu-železa-chromu obsahují 30–35 % niklu, zatímco nerezová ocel má pouze 8–10 %. Díky tomu lépe odolávají oxidaci a nauhličování při vysokých teplotách. Pro použití v chladném počasí je důležitější, že si zachovávají svou úžasnou mechanickou pevnost a tažnost i při velkých změnách teploty. Vysoká koncentrace niklu jej také činí odolným vůči tepelným šokům, což se stane, když se topné těleso zapíná a vypíná při -40 stupních.
3.jpg Části uvnitř používají materiály, které jsou stejně specifické. Odporový drát je obvykle vyroben z NiCr 80/20, což je 80 % niklu a 20 % chromu. Tento materiál byl vybrán, protože má stálé vlastnosti odolnosti a odolává oxidaci až do 1200 stupňů. FeCrAl (železo-chrom-hliník) a další slitiny zvládnou vyšší maximální teploty při nižších nákladech, ale jsou méně tažné a jejich odpor se při změně teploty mění rychleji. NiCr 80/20 je stále průmyslovým standardem pro konzistentní výkon při teplotách od -40 stupňů do +800 stupňů.
Izolace oxidu hořečnatého může vypadat jako běžný materiál, ale úrovně čistoty se mohou velmi lišit. MgO technické kvality obsahuje nečistoty, které snižují jeho tepelnou vodivost a dielektrickou pevnost. Vysoce čistý MgO od specializovaných výrobců, jako je Tateho z Japonska a UCM z Velké Británie, má tepelnou vodivost více než 6 W/m·K a izolační odpor více než 10¹⁴ Ω·cm při 20 stupních . V systémech s velkým množstvím wattů na čtvereční palec je tato čistota velmi důležitá, protože zabraňuje uvíznutí tepla mezi drátem a pláštěm a zabraňuje rozpadu elektřiny.
Izolace olověného drátu musí vybírat správné materiály více než jakýkoli jiný typ izolace. Musí zůstat flexibilní při -40 stupních a být schopen zvládnout 250 stupňů v místě připojení ohřívače. Standardní PVC selhává v obou ohledech: křehne pod -10 stupňů a taje při 105 stupních. Silikonová pryž se může ohnout při -60 stupních a zůstat tak při 200 stupních, ale nezvládne poškrábání. Odpovědí je postavit jej z kompozitů se skleněným opletem pro tepelnou odolnost a silikonovým nebo teflonovým povlakem pro ochranu proti chemikáliím a vodě. Drát z čistého niklu s minerální izolací (kabel MI) zvládne teploty od -200 stupňů do +600 stupňů a je zcela vodotěsný.
Pro vývodové kolíky a vnitřní spoje se používá nikl-mangan nebo slitiny čistého niklu. Tyto slitiny odpovídají vlastnostem tepelné roztažnosti nerezového pláště a poskytují elektrické kanály, které nekorodují. Mosazné nebo měděné koncovky jsou levnější, ale při použití s nerezovou ocelí tvoří galvanické korozní články. Jsou také tvrdší, protože jsou zahřívány a ochlazovány, což může způsobit problémy s připojením.
