Gustoća u vatima i termički dizajn za aplikacije ispod nule
Ostavi poruku
Jedna od najčešćih grešaka koje ljudi prave pri odabiru kertridž grijača je da ne obraćaju pažnju na gustoću u vatima, što je količina električne energije koja izlazi iz svakog kvadratnog metra površine. Ovaj parametar je mnogo važniji na lokacijama sa temperaturama ispod -40 stepeni jer grejač mora da se nosi sa velikim gubitkom toplote, a istovremeno izbegava oštećenja koja se mogu desiti kada su površine prevruće.
Standardni grijači s kertridžima mogu doseći gustoću u vatima do 63W/cm² (400W/in²), što ih čini odličnim za brzo zagrijavanje plastičnih kalupa za brizganje i opreme za pakovanje. Ovi dizajni velike -gustine funkcioniraju jer je grijač okružen zagrijanom masom koja brzo odvodi toplinu od grijača. Ali matematika se mijenja kada je vani hladno. Isti grejač mora da se nosi sa toplotnom masom dela koji se zagreva, kao i sa stalnim gubitkom toplote u vazduhu na -40 stepeni ili provođenjem kroz konstruktivne veze.
Kada iskusni termotehnički inženjeri započnu svoje proračune, koriste osnovne zahtjeve za toplinom: Q=m × c × ΔT / t, gdje je Q vati, m masa, c specifična toplina, ΔT promjena temperature, a t vrijeme. Zatim dodaju dio gubitka topline, koji je koeficijent prijenosa topline pomnožen površine pomnožene promjene temperature iz okoline. U vremenu od -40 stepeni sa vetrom, konvektivni gubici mogu biti veći od količine potrebnog provodnog grejanja, ponekad čak i udvostručavajući ukupne potrebne vati.
U praksi, to znači da kertridž grijači za hladno vrijeme obično imaju nižu gustoću u vatima od onih za vruće temperature, obično 10-25W/cm² umjesto 40-63W/cm². Ova oprezna metoda ima mnogo prednosti. Niže površinske temperature usporavaju proces oksidacije na otpornoj žici, zbog čega grijač može trajati godinama umjesto samo mjesecima. Dosljednija distribucija topline zaustavlja vruće dijelove koji razbijaju izolaciju od magnezijum oksida. A manja razlika u temperaturi između grijača i okolnog zraka smanjuje toplinski stres na zagrijanom dijelu.
Ove termalne činjenice moraju se uzeti u obzir prilikom izrade planova za upravljanje temperaturom. Kada se grijač prebaci između pune snage i isključivanja, temperatura se može promijeniti za čak ±10 stupnjeva ili više. Kada je temperatura -40 stepeni, periodi isključenja omogućavaju da se stvari brzo ohlade, što stavlja stres na materijale i troši energiju zagrijavajući ih. Upotreba čvrstih{10}}releja ili SCR kontrolera snage za proporcionalnu kontrolu održava nivoe snage stabilnim i precizno usklađuje gubitke topline. Ovo održava temperaturu unutar ±2 stepena od zadane vrijednosti i smanjuje potrošnju energije za 20–30% u poređenju sa regulacijom udarca.
U ovim slučajevima, postavljanje termoparova na prava mjesta je umjetnost. Postavljanje senzora na vrh grijača daje najbrži odgovor, ali on prati temperaturu grijača umjesto temperature procesa. Stavljanje u vruću masu daje preciznije podatke procesa, ali također dodaje kašnjenje, što može uzrokovati prekoračenje. Odgovor je često korištenje dva senzora: jedan kod grijača da bi stvari bile bezbedne i jedan u procesu za kontrolu stvari. Algoritam upravljanja mora pronaći pravi balans između brze reakcije i stabilnosti.
U instalacijama niskih{0}}hladnih zona potrebna je posebna nega. Kada su priključne kutije izložene na -40 stepeni, nezagrijani dio na kraju elektrode, koji je obično 5-10 mm u normalnim grijačima, možda će trebati biti proširen na 25-50 mm. Ovo sprečava da tačka spajanja padne ispod tačke rose, kada se kondenzacija akumulira i stvara električne probleme. Neki dizajni koriste krivine pod pravim uglom ili produžetke plašta za provođenje vodova kroz izolovane zidove dok aktivnu zonu grijanja drže na pravom mjestu.
Upravljanje toplinskom ekspanzijom utiče i na specifikacije grijača i na dizajn instalacije. Kada se zagrije od -40 stepeni do 300 stepeni, grijač patrone dužine 200 mm raste za oko 2,5 mm. Ovaj razvoj stvara silu pritiska na grijač ili grijani dio, što može uzrokovati savijanje grijača ili promjenu oblika zagrijanog dijela. Dobro-dizajniran grijač ima prolazne rupe ili ekspanzioni zazor na zatvorenom kraju, a drži se na mjestu na kraju terminala kako bi spriječio da izađe van, a istovremeno mu omogućava da se proteže po dužini.
