Kattematerjalid ja töötemperatuurid – küttekeha sobitamine keskkonnaga
Saabub kassettkütteseade. See on paigaldatud. See ebaõnnestub oodatust palju varem. Süü lasub tootjal. Kuid mõnikord pole probleem kütteseadmes endas. Selle põhjuseks on mittevastavus küttekeha ümbrise materjali ja tegeliku töökeskkonna vahel.
Kate ei ole ainult kaitsekate. See on esmane soojusülekandepind sisemise takistustraadi ja sihtmaterjali vahel. Selle koostis määrab maksimaalse temperatuuri, mida kütteseade võib ohutult saavutada, selle vastupidavuse korrosioonile ja oksüdatsioonile ning lõpuks selle, kui kaua see töötab.
Erinevatel kestamaterjalidel on erinevad termilised ja keemilised omadused. Enamiku standardsete tööstuslike rakenduste jaoks on vaikevalik 300-seeria roostevaba teras-tavaliselt 304 või 321-. Roostevaba teras pakub head soojusjuhtivust, mõistlikku korrosioonikindlust ja mõõdukat tugevust kõrgel{13}}temperatuuril. 300-seeria roostevabast terasest ümbrise maksimaalne töötemperatuur on umbes 1250 kraadi F või umbes 677 kraadi. Roostevaba teras töötab hästi plasti survevalu, pakkimisseadmete ja üldise masinaehituse jaoks. See on kulutõhus ja kergesti kättesaadav.
Kõrgel-temperatuuril, mis ületab 650 kraadi, muutub Incoloy vajalikuks. Incoloy on nikli-kroomisulam, millel on suurepärane oksüdatsioonikindlus kõrgetel temperatuuridel. Incoloy ümbrisega kassettkütteseadmed võivad sõltuvalt sulamist ja kasutustingimustest töötada kuni 760 kraadi või isegi 870 kraadi töötemperatuuril. Incoloy pakub suurepärast tugevust ekstreemse kuumuse korral ning vastupidavust katlakivile ja korrosioonile, mis roostevaba terast kiiresti lagundaks. Hea rusikareegel: üle 600 kraadi järjepidevaks tööks liikuge Incoloysse.
Kuidas on lood rakendustega, mille temperatuur on alla 300 kraadi? Madala-tihedusega kassettsoojendid, mida mõnikord nimetatakse pliiatsikuumutiteks, on mõeldud tundlike materjalide õrnaks soojendamiseks, mille ümbrise temperatuur ei ületa ligikaudu 300 kraadi. Need küttekehad kasutavad madalamat vattihedust ja sobivad selliste rakenduste jaoks nagu liimipotid, jootetööriistad ja laboriseadmed.
Korrosioonikindlus nõuab eraldi hindamist. Toiduainetöötlemiskeskkondades võib puhastuskemikaalide ja kõrge õhuniiskuse korral olla vaja roostevabast terasest 316 valmistatud kestasid, mis sisaldavad molübdeeni, et suurendada korrosioonikindlust. Meditsiiniliste steriliseerimisseadmete puhul peab ümbrise materjal taluma korduvat kokkupuudet auru ja keemiliste mõjuritega. Pooljuhtide tootmisel võib äärmine puhtus ja keemiline vastupidavus nõuda spetsiaalseid sulameid või isegi titaankatteid.
Pliijuhtme isolatsioon on sama oluline ka küttekeha läheduses. Seal, kus juhtjuhtmed kütteseadmest väljuvad, puutuvad need kokku kiirgava soojusega ja juhitakse soojust läbi klemmitihvtide. PTFE-isolatsiooniga keerutatud traat on arvestatud ainult umbes 260 kraadini ja seda ei tohiks kasutada kõrgel-temperatuuriliste rakenduste läheduses. Klaas-kiudisolatsiooniga traat talub kuni 450 kraadi, keraamiline helmeste konstruktsioon aga kuni 750 kraadi.
UL-i sertifikaat nõuab, et küttekeha konstruktsioonis kasutatavad materjalid vastaksid tunnustatud komponentidele. UL-märk kinnitab, et ümbrise materjal, isolatsioon ja otsad on läbinud ohutushinnangu. CIR-seeria jaoks on saadaval Incoloy mantliga küttekehad UL-i heakskiidetud juhtmetega kuni 482 kraadi F ja vilgukiviisolatsiooniga UL heakskiidetud juhtmed on valikulised kuni 842 kraadi F.
Praktiline lähenemine ümbrise materjali valikule algab kolme asja kindlaksmääramisega: maksimaalne pidev töötemperatuur, keemiline keskkond, sealhulgas kokkupuude hapete, lahustite või kõrge õhuniiskusega, ja nõutav kasutusiga. Roostevabast terasest kest võib 400 kraadi juures vastu pidada aastaid, kuid 700 kraadi juures laguneb kuude jooksul. Incoloy ümbris võib olla ülemäärane madalal-temperatuuril puhaste rakenduste jaoks, kuid oluline pikaajalise-kõrgtemperatuuri{6}}kindluse tagamiseks.
Kahtluse korral instrumenteerige rakendus. Kasutage termopaari, et mõõta ümbrise tegelikku temperatuuri normaalse töö ajal. Lisage ohutusvaru vähemalt 50 kraadi. Seejärel valige mantli materjal vastavalt. Materjali sobitamine keskkonnaga ei ole tagantjärele mõtlemine. See on põhiline disainiotsus, mis määrab otseselt, mitu kuud või aastat kassettkütteseade töötab.
