Võimsustihedus on kassettkütteseadmete üks põhiparameetreid ja paljud tootjad alahindavad sageli selle mõju kassettküttekehade toimimisele vaakumkuumutuskeskkonnas. Tegelikult määrab võimsustihedus (väljendatuna W/cm², st võimsus kassetisoojendi pinnaühiku kohta) otseselt küttekiiruse, temperatuuri ühtluse ja kassettküttekeha kasutusea. Sobiva võimsustiheduse valimine on vaakumküttesüsteemi stabiilse töö tagamiseks ülioluline{4}}liiga suur või liiga madal võimsustihedus põhjustab mitmeid probleeme, nagu kohalik ülekuumenemine, lühenenud kasutusiga ja ebaühtlane kuumenemine.
Esiteks on vaja selgitada kassettküttekehade võimsustiheduse määratlust: see arvutatakse kassettküttekeha koguvõimsuse jagamisel selle efektiivse küttepinna pindalaga. Efektiivne küttepinna pindala viitab kassettküttekeha selle osa pindalale, mis puutub kokku kuumutatud objektiga või osaleb soojusülekandes-paigaldusaukudesse sisestatud kassettküttekehade puhul, efektiivne küttepinna pindala on paigaldusavasse sisestatud osa pindala. Kogemuste kohaselt peaks vaakumkuumutamisel kasutatavate kassettkütteseadmete võimsustihedus olema rangelt vastavuses kuumutatava objekti töötemperatuuri ja soojusjuhtivusega. Mida kõrgem on töötemperatuur ja mida madalam on kuumutatava objekti soojusjuhtivus, seda väiksem peaks olema võimsustihedus.
Madala-temperatuuriga vaakumkuumutusrakenduste (alla 400 kraadi), nagu vaakumkuivatus, madala-temperatuuri vaakumkuumtöötlus ja vaakumis säilitamine, puhul reguleeritakse kassettküttekehade võimsustihedust tavaliselt vahemikus 5-7 W/cm². See võimsustiheduse vahemik võib tagada kiire kuumutamise, vältides samal ajal kohalikku ülekuumenemist – kuna töötemperatuur on madal, saab kassettküttekeha tekitatud soojuse soojusjuhtivuse kaudu kiiresti kuumutatavale objektile üle kanda ja kassetisoojendi pinnale ei teki liigset soojuse kogunemist. Näiteks plasttoodete vaakumkuivatusseadmetes suudab kassettkütteseade võimsustihedusega 5-6 W/cm² kiiresti tõsta kuivatuskambri temperatuuri seatud väärtuseni (tavaliselt 80-150 kraadi) ja säilitada ühtlast temperatuuri, tagades kuivatusefektiivsuse ja toote kvaliteedi.
Keskmise -temperatuuriga vaakumkuumutusrakenduste (400-800 kraadi), näiteks keskmise temperatuuriga vaakumahjude, pooljuhtvahvlite eelkuumutusseadmete ja vaakumjoodisjootmise seadmete puhul tuleks kassettkütteseadmete võimsustihedust reguleerida vahemikus 3–5 W/cm². Selles temperatuurivahemikus kuumutatava objekti (nt metall, pooljuht) soojusjuhtivus veidi väheneb ja soojuskadu vaakumkeskkonnas suureneb. Kui võimsustihedus on liiga kõrge (üle 5 W/cm²), on kassettküttekeha pinnatemperatuur palju kõrgem kui kuumutatava objekti seadistatud temperatuur, mis põhjustab kesta oksüdeerumist, paigaldusava deformeerumist ja isegi takistustraadi läbipõlemist. Näiteks metallosade vaakumjoodisjootmisel suudab 3-4 W/cm² võimsustihedusega kassettkütteseade tagada temperatuuri stabiilse ja ühtlase tõusu, vältides metallosade ülekuumenemiskahjustusi.
Kõrg-temperatuuriga vaakumkuumutusrakenduste puhul (üle 800 kraadi), nagu kõrgtemperatuursed-vaakumpahjud, uued materjalisünteesiseadmed ja pooljuhtide kõrgel-temperatuuril lõõmutamise seadmed, tuleb kassettküttekehade võimsustihedust reguleerida alla 3 W/cm². Kõrgetel temperatuuridel väheneb ümbrise materjali (isegi Inconel) soojusjuhtivus ning soojuskiirguskadu suureneb oluliselt. Liiga suur võimsustihedus põhjustab kassetisoojendi pinnatemperatuuri üle ümbrise materjali sulamistemperatuuri, mis põhjustab ümbrise deformatsiooni, isolatsioonitäiteaine sulamist ja lühiseid. Praktiliste kogemuste kohaselt sobivad kõrgel-temperatuuril vaakumrakendustele kõige sobivamad kassettküttekehad võimsustihedusega 2-3 W/cm² – need tagavad aeglase ja stabiilse kuumutamise, väldivad kohalikku ülekuumenemist ja pikendavad kassettküttekeha kasutusiga.
Väärib märkimist, et paljud tootjad ei mõista, et võimsustiheduse suurendamine võib kütte efektiivsust parandada. Tegelikult toimub vaakumkütte keskkondades soojusülekanne peamiselt juhtivuse ja kiirguse kaudu ning kütteefektiivsust mõjutavad rohkem kassettküttekeha ja kuumutatava objekti vaheline kontakt, ümbrise materjali soojusjuhtivus ja isolatsioonivõime. Liiga suur võimsustihedus mitte ainult ei paranda küttetõhusust, vaid põhjustab ka kassetisoojendi enneaegse tõrke. Lisaks tuleks kassettküttekeha võimsustihedus sobitada ka kassettküttekeha pikkuse ja läbimõõduga-lühikeste ja paksude kassettsoojendite korral saab võimsustihedust vastavalt suurendada, samas kui pikkade ja õhukeste kassettsoojendite puhul tuleks võimsustihedust kogu pikkuses ebaühtlase kuumenemise vältimiseks vähendada.
Teine oluline punkt on see, et kassettküttekeha võimsustihedust tuleks reguleerida vastavalt vaakumsüsteemi tegelikule töötingimustele. Näiteks kui süsteemi vaakumiaste on kavandatust madalam (st vaakumkeskkond ei ole ideaalne), väheneb soojusülekande efektiivsus ja kassettküttekeha võimsustihedust tuleks vastavalt vähendada, et vältida lokaalset ülekuumenemist. Kui kuumutatud objektil on suur soojusmahtuvus, saab võimsustihedust eelsoojendusetapis vastavalt kuumutamiskiiruse kiirendamiseks suurendada ja seejärel pärast seadistatud temperatuuri saavutamist normaalsesse vahemikku vähendada.
Kokkuvõtlikult võib öelda, et võimsustihedusel on otsustav mõju kassettküttekehade jõudlusele ja tööeale vaakumkütte keskkondades. Sobiva võimsustiheduse valimine vastavalt töötemperatuurile, kuumutatava objekti soojusjuhtivusele ja vaakumastmele võib tagada kassettkütteseadme kuumutamise efektiivsuse, temperatuuri ühtluse ja stabiilsuse. Erinevad vaakumkütte stsenaariumid nõuavad kassettküttekeha võimsustiheduse sihipärast reguleerimist ning professionaalsed tehnilised lahendused aitavad tootjatel välja arvutada optimaalse võimsustiheduse, vältida valest võimsustiheduse valikust tulenevaid levinud probleeme ning tagada kogu vaakumküttesüsteemi stabiilse töö.
