Серед-висока температура: розширюйте межі картриджного нагрівача діаметром 28 мм

Що відбувається, коли робоча температура перевищує 500 градусів, і як підтримувати картриджний нагрівач у робочому стані.


Більшість робіт з промислового опалення добре працюють при температурах від 100 до 400 градусів. При правильній установці основний картриджний нагрівач з нержавіючої сталі добре працює протягом багатьох років при цих температурах.

Але для деяких видів використання потрібно більше. Лиття- під тиском, формування скла, деякі хімічні процеси та пластмаси, які працюють за дуже високих температур, мають працювати при 500 градусах, 600 градусах або навіть вищих протягом тривалого часу. Стандартні картриджні нагрівачі швидко виходять з ладу в цих крайніх умовах.

Будь-хто, хто працює зі складними термічними процесами, повинен знати, що може, а що не може робити картриджний обігрівач з однією головкою діаметром 28 мм за високих-температур.

Що відбувається, коли температура підвищується?
З підвищенням температури кожна частина картриджного нагрівача повинна працювати інтенсивніше.

Матеріал для піхви. При температурі вище 500 градусів стандартна нержавіюча сталь (304, 316) починає втрачати свою міцність і здатність протистояти окисленню. Оболонка може стати крихкою, і на поверхні може статися накип. Швидка деградація відбувається, якщо ви працюєте протягом тривалого часу при 600 градусах. Оболонки Incoloy® (класи 800 і 840) залишаються міцними та не іржавіють приблизно до 800 градусів. Нікель-хромові сплави або унікальні суперсплави потрібні для найвищих температур.

Ізоляція з MgO. Ізоляція з оксиду магнію досить стабільна і не плавиться, поки не досягне 2800 градусів. Але коли температура висока, MgO може стати трохи провідним, що знижує опір ізолятора. Цей ефект зникає, коли температура падає, але це може викликати неприємне відключення через замикання на землю в чутливих системах керування. MgO з контрольованою кількістю вологи краще працює при високих температурах.

Провід, який має опір. Дріт, що опирається нагріванню, є частиною, яка найбільш чутлива до температури. При температурі вище 600 градусів стандартний дріт NiCr (80/20 нікель-хром) швидко окислюється. Щоб продовжувати працювати вище цього рівня, вам потрібні спеціальні сплави, як-от NiCrFe, або спеціальні високо-температурні марки.

Припинення. Місце, де електричні дроти приєднуються до дроту опору, слабке. За високих температур стандартні паяні або гофровані з'єднання можуть стати слабшими або зламатися. Вам потрібні зварні з’єднувачі або високотемпературні-кінцеві з’єднання, виготовлені саме для цієї мети.

Перевага 28 мм у жарку погоду
У ситуаціях із високою-температурою 28-мм картриджний нагрівач є кращим, оскільки він має більший діаметр. Дріт опору може бути згорнутий з нижчою щільністю ват для тієї самої загальної потужності, оскільки він має більше місця всередині. Навіть коли оболонка нагріта, нижча щільність ват дорівнює нижчій температурі всередині дроту.

28-міліметровий патронний нагрівач з однією головкою з температурою оболонки 600 градусів і щільністю ват 5 Вт/см² може мати внутрішню температуру дроту 750 градусів. 12-міліметровий нагрівач з такою ж потужністю може підняти температуру внутрішніх проводів до понад 900 градусів, що є занадто високим для будь-якого стійкого сплаву.

Через цю різницю більші обігрівачі часто працюють за-високих температур, а менші – ні.

Вибір матеріалів оболонки для високих температур
Вибір правильного матеріалу оболонки дуже важливий для картриджного нагрівача, який працює при 500 градусах.

Incoloy 800 можна безперервно використовувати при температурах до 760 градусів. Хороша механічна міцність і стійкість до окислення. Найбільш типовий вибір для промислового використання, яке вимагає роботи при високих температурах.

Incoloy 840 схожий на 800, за винятком того, що в ньому більше хрому, що робить його більш стійким до окислення. Добре працює до 800 градусів.

Сплави нікель-хром, наприклад 80/20, називаються ніхромом (NiCr). Їх можна використовувати як матеріали для оболонки при дуже високих температурах (до 1000 градусів), але вони коштують дорожче і не так добре протистоять корозії, як Incoloy.

Нержавіюча сталь 310 є аустенітною маркою, яка містить більше хрому та нікелю, ніж 304/316. Хороший протягом коротких періодів часу при температурах до 1000 градусів, але він окислюється швидше, ніж Incoloy, якщо використовувати безперервно при високих температурах.

При роботі з агресивними газами або хімікатами при високих температурах може знадобитися титан або спеціальні покриття. Однак такі рішення коштують набагато дорожче.

Про що слід подумати під час встановлення в умовах високої температури
Теплове розширення більш помітне при вищих температурах. При нагріванні до 600 градусів 28-міліметровий картриджний нагрівач, який уже має кімнатну температуру, може розширитися приблизно на 0,1% своєї довжини (приблизно на 0,2 мм для 200-міліметрового нагрівача). Якщо монтажний отвір розширюється більше, ніж нагрівач, це може призвести до того, що нагрівач застрягне у вузькому отворі або, навпаки, утворить зазор.

Для високо-температурних застосувань діаметральний зазор у верхній частині рекомендованого діапазону (0,04–0,05 мм) є найкращим, оскільки це дозволяє диференціальне розширення. Монтажний отвір має бути прямим і гладким, щоб обігрівач міг розширюватися без згинання.

Вам також потрібно подумати про температуру біля виходу свинцю. Навіть якщо свинцевий кінець не нагрівається, тепло все одно може рухатися вздовж оболонки до кінців. Якщо температура виходу свинцю перевищує 200 градусів, звичайні дроти та пломби зламаються. Можливо, вам знадобляться довгі відрізки без підігріву, охолоджувальні блоки або високо{4}}температурні свинцеві матеріали, як-от керамічне волокно або металеві-кабелі в оболонці.

Найпоширеніші способи псування при високій температурі
Коли картриджний нагрівач перестає працювати за високої-температури, зазвичай це відбувається через одну з таких причин:

Окислення оболонки: накип робить стінку оболонки тоншою, що зрештою призводить до розриву, який дозволяє зовнішньому світу бачити внутрішні частини.

Зниження опору ізоляції: MgO стає достатньо провідним за високих температур, щоб спрацювати захист від замикання на землю, навіть якщо нагрівач все ще працює.

Окислення опорного дроту: дріт повільно втрачає-переріз, що підвищує опір і створює гарячі точки, які пришвидшують поломку.

Несправність свинцевої пломби: ущільнення між оболонкою та свинцевими дротами руйнується, пропускаючи вологу або бруд у нагрівач, коли він охолоджується.

Корисні поради для успіху при високих температурах
Вибираючи картриджний нагрівач для високо-температурного використання, пам’ятайте про це. Розмір 28 мм часто є найкращим, оскільки він найбільший, який можна використовувати. Вибирайте матеріали для оболонки та дроту, які витримують потрібну вам температуру, плюс запас безпеки для тривалого використання. Для тривалого-користування при високих температурах зберігайте щільність ват якомога нижчою, в ідеалі нижче 5 Вт/см². Переконайтеся, що на кінці виводу достатньо ненагрітої довжини, щоб захистити закінчення. Якщо потрібно, подумайте про використання активного охолодження (повітря або вода) для виходів.

Останні думки
Під час використання за високих температур кожна частина картриджного нагрівача однієї головки працює на межі своїх можливостей. Щоб досягти успіху, вам потрібно ретельно вибирати матеріали, підтримувати низьку щільність ват і звертати увагу на теплове розширення та температуру свинцю на виході. Картриджний нагрівач з однією головкою діаметром 28 мм є кращим для цих важких умов, оскільки він має більшу площу поверхні та більший внутрішній об’єм, ніж менші розміри.

Різні термічні процеси потребують різної кількості тепла. Картриджний нагрівач, який працює під-лиття під тиском при 550 градусах, може не працювати так само добре в процесі-формування скла при 700 градусах. Щоб обігрівач працював надійно, його потрібно встановити на правильну температуру для роботи.