Volby hustoty wattů, které udržují ohřívače kazet spolehlivé při provozu procesního tepla
Provozovatelé si všimli, že některá topná tělesa vydrží jen několik měsíců, zatímco jinde identicky vypadající jednotky vydrží roky. Rozdíl často odpovídá wattové hustotě-uvolněné energie na jednotku plochy povrchu pláště. V systémech procesního ohřevu, které se spoléhají na prvky typu vkládání-, toto jediné číslo určuje vnitřní teplotu drátu, povrchovou teplotu pláště a nakonec životnost.
Ohřívač kazet přeměňuje elektrickou energii na teplo uvnitř pevně zhutněné matrice oxidu hořečnatého-. Toto teplo musí opustit plášť tak rychle, jak se vytváří. Když okolní kov nebo tekutina mohou snadno přijímat teplo, vyšší povrchové zatížení zůstává bezpečné. Když je vodivost omezená nebo kontakt je nedokonalý, i mírné zatížení tlačí odporovou cívku za její oxidační práh. Terénní údaje a laboratorní testy se sbíhají v praktickém okně 5–7 W/cm² pro mnoho průmyslových aplikací provozovaných při teplotách pláště kolem 600 stupňů. V tomto pásmu zůstává zahřívání-přijatelně rychlé, zatímco teploty drátu zůstávají hluboko pod kritickými hodnotami.
Výpočet je jednoduchý: vydělte celkový příkon vyhřívaným povrchem (π × průměr × zahřívaná délka). Jednotka o průměru 10 mm a délce 100 mm vyhřívanou-délkou o výkonu 180 W poskytuje přibližně 5,7 W/cm²; zvýšením jmenovitého výkonu na 220 W se blíží 7 W/cm². Tyto hodnoty vyhovují nástrojovým-ocelovým formám, hliníkovým deskám a mnoha zápustkám pro obaly, když je vrtání těsné. Materiály s vyšší vodivostí, jako je měď nebo hliník, mohou tolerovat poněkud vyšší hodnoty, pokud lícování zůstane vynikající. Naopak zahřívání vzduchu, kontakt s polymerem nebo špatně vodivá svítidla vyžadují hustoty blížící se 5 W/cm² nebo nižší, aby se zabránilo místnímu přehřátí.
Překročení doporučeného rozsahu bez odpovídajících vylepšení lícování a odvodu tepla urychluje selhání. Povrch pláště se může zdát jen mírně teplý, přesto se vnitřní spirála zahřívá o stovky stupňů více. Následuje oxidace drátu, prasknutí izolace a případné přerušené{2}}selhání obvodu. Nedostatečné-zatížení ohřívače je bezpečnější z hlediska dlouhé životnosti, ale může prodloužit dobu cyklu a zvýšit celkovou spotřebu energie, pokud proces nemůže rychle dosáhnout teploty.
Podrobnosti instalace přímo ovlivňují výběr hustoty. Vystružený otvor s hladkým povrchem a držený s vůlí průměru 0,02–0,05 mm maximalizuje přenos vodivosti. Pouze vyvrtané otvory-zanechávají spirálovité hřebeny, které zachycují vzduch a účinně zvyšují provozní hustotu. Nečistoty ponechané ve vývrtu karbonizují a vytvářejí další tepelné bariéry. Suché-vypalování-zapnutí topného tělesa před jeho úplným usazením-zničí prvek během několika sekund, protože teplo neabsorbuje žádná tepelná hmota.
Procesní proměnné výběr dále zpřesňují. Trvalé vysoké-teplotní zatížení upřednostňuje spodní polovinu rozsahu 5–7 W/cm². Rychlý tepelný cyklus s dostatečným odvodem tepla může přijmout hodnoty blízko horního konce. Ohřívače s dlouhými kazetami používané ve velkých matricích někdy těží z distribuovaného výkonu, takže k vyššímu zatížení dochází pouze tam, kde jsou tepelné ztráty největší, přičemž průměrná hustota je udržována v bezpečných mezích.
Volba hustoty proto není ojedinělé rozhodnutí. Závisí to na hostitelském materiálu, provozní teplotě, kvalitě lícování a pracovním cyklu. Katalogové hodnocení poskytuje výchozí body, ale ověření skutečného zatížení povrchu vzhledem k tepelné kapacitě aplikace zabrání většině předčasných výměn. Když se výrobní požadavky změní-nové slitiny, užší tolerance nebo vyšší propustnost-, zůstávají v platnosti stejné principy hustoty, ale přesná kombinace průměru, délky a výkonu často vyžaduje přizpůsobený výpočet, aby každý ohřívač kazet fungoval ve svém spolehlivém okně.
