Incoloy840 कार्ट्रिज हीटर वाट घनत्व नियंत्रण

Incoloy840 कार्ट्रिज हीटर वाट घनत्व नियंत्रण
उपकरण संचालक अक्सर तब निराश हो जाते हैं जब एक कार्ट्रिज हीटर जो वर्षों से त्रुटिहीन रूप से काम कर रहा था, अचानक हर कुछ महीनों में खराब होने लगता है। प्रक्रिया के दौरान, कुछ भी नहीं बदला. नया पार्ट नंबर वही है. स्थापना के लिए वही प्रक्रिया. संचालन की समान परिस्थितियाँ। हीटर स्वयं अक्सर समस्या नहीं होता है, बल्कि थर्मल संपर्क में धीमी गति से गिरावट होती है जो धीरे-धीरे वाट घनत्व को बढ़ाती है।


एकल -एंडेड कार्ट्रिज हीटर की शक्ति उसके वाट घनत्व से निर्धारित होती है। वाट घनत्व और वह दर जिस पर आसपास की सामग्री में गर्मी निकलती है, सीधे प्रतिरोध तार के आंतरिक तापमान को प्रभावित करती है। NiCr प्रतिरोध तार अधिक तेजी से ऑक्सीकरण करता है, MgO इन्सुलेशन खराब हो जाता है, और जब वाट घनत्व अनुप्रयोग के लिए बहुत अधिक होता है तो शीथ अधिक तेजी से पुराना हो जाता है। इन सबका परिणाम शीघ्र विफलता है।

अनुभव बताता है कि 5 और 7 डब्लू/सेमी² के बीच वाट घनत्व धातु के सांचों, डाई और प्लैटेंस की आवश्यकता वाले अधिकांश सामान्य प्रयोजन वाले औद्योगिक हीटिंग अनुप्रयोगों के लिए गर्मी की तेज गति और सेवा जीवन के बीच एक आदर्श मिश्रण प्रदान करता है। लेकिन संदर्भ महत्वपूर्ण है. एक प्रवाहकीय धातु में साफ, सटीक रूप से ऊब गए बोर होल में 7 W/cm² पर चलने वाले Incoloy840 कार्ट्रिज हीटर का जीवनकाल वर्षों तक हो सकता है। कार्बन संचय के साथ थोड़े बड़े छेद में, 7 W/cm² पर चलने वाला वही हीटर कुछ ही महीनों में विफल हो सकता है।

हालाँकि गणित स्वयं सरल है, फिर भी इसे अक्सर अनुचित तरीके से निष्पादित किया जाता है। वाट घनत्व (डब्ल्यू/सेमी²) कुल वाट क्षमता (π × व्यास सेमी में × गर्म लंबाई सेमी में) के बराबर है। सक्रिय गर्म लंबाई के बजाय कुल हीटर लंबाई का उपयोग करना एक महत्वपूर्ण त्रुटि है। लीड सिरे पर कोई भी बिना गरम किया हुआ "ठंडा खंड", जो डिज़ाइन के आधार पर 25 मिमी से 100 मिमी तक भिन्न हो सकता है, गर्म लंबाई में शामिल नहीं है। गर्म लंबाई के बजाय कुल लंबाई का उपयोग करके वाट घनत्व को कम करके आंकने से अधिक विशिष्टता और प्रारंभिक विफलता का परिणाम होता है।

मिश्र धातु के उन्नत उच्च तापमान गुणों के कारण, Incoloy840 कार्ट्रिज हीटर में नियमित स्टेनलेस स्टील की तुलना में कुछ अधिक वाट घनत्व हो सकता है। हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि सीमाओं को तोड़ना समझदारी है। थर्मल संपर्क, वोल्टेज और परिवेश स्थितियों में वास्तविक उतार-चढ़ाव के लिए सुरक्षा मार्जिन देने के लिए, निरंतर संचालन वाट घनत्व को सामान्य रूप से अधिकतम रेटिंग के 50-60% पर काम करना चाहिए।

विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए वाट घनत्व की कौन सी श्रेणियाँ उपयुक्त हैं? रुक-रुक कर संचालन के लिए, अच्छी फिट और उच्च तापीय चालकता वाले धातु के सांचों के लिए 10-20 W/cm² उपयुक्त हो सकता है। निरंतर संचालन के लिए 15 W/cm² से नीचे रहने से सेवा जीवन में काफी वृद्धि होती है। 10-20 वॉट/सेमी² की वाट घनत्व अच्छी ताप संचरण विशेषताओं वाले तरल पदार्थों को गर्म करने के लिए आदर्श हैं। हवा, गैसों, या कम चालकता वाली सामग्री को गर्म करने के लिए वाट घनत्व 5-8 डब्लू/सेमी² से अधिक नहीं होना चाहिए। जब ये मान पार हो जाते हैं, तो हीटर की सतह का तापमान नाटकीय रूप से बढ़ जाता है, जिससे Incoloy840 शीथ का ऑक्सीकरण और उम्र बढ़ने में तेजी आती है।

एक उपयोगी नियम यह है कि हमेशा सबसे कम वाट घनत्व को इंगित किया जाए जो ताप अप समय की आवश्यकता को पूरा करता हो। हालाँकि त्वरित हीटअप आकर्षक लगता है, लेकिन ट्रेडऑफ़ शायद ही कभी सार्थक होता है। यदि वाट घनत्व को दोगुना करके ताप अप समय को 10 मिनट से घटाकर 5 मिनट कर दिया जाए तो हीटर का जीवन 24 महीने से घटकर 6 महीने हो सकता है। अनिर्धारित प्रतिस्थापन के साथ खोए गए आउटपुट के लायक शायद ही कभी छोटी समय की बचत होती है।

अत्यधिक उच्च तापमान (700 डिग्री से अधिक) की मांग करने वाले अनुप्रयोगों के लिए रूढ़िवादी वाट घनत्व चयन और भी महत्वपूर्ण हो जाता है। शीथ तापमान, वाट घनत्व और तापीय चालकता के बीच संबंध के कारण वाट घनत्व में मामूली वृद्धि के परिणामस्वरूप आंतरिक प्रतिरोध तार तापमान में असंगत रूप से बड़ी वृद्धि हो सकती है। Incoloy840 सामग्री क्षमता की उच्च सीमा की ओर बढ़ते समय 6-7 W/cm² के बजाय 4-6 W/cm² पर रहने से एक महत्वपूर्ण सुरक्षा मार्जिन मिलता है।

थर्मल साइकलिंग द्वारा एक अतिरिक्त आयाम जोड़ा जाता है। बार-बार ऑन-ऑफ स्विच वाले अनुप्रयोगों में थर्मल विस्तार और संकुचन चक्र म्यान और प्रतिरोध तार पर तनाव डालते हैं। गर्मी के दौरान चरम तापीय तनाव उन मामलों में भी विफलता को तेज कर सकता है जब औसत वाट घनत्व मध्यम होता है। यह तनाव सॉफ्ट-स्टार्ट नियंत्रकों द्वारा बहुत कम हो जाता है जो एक ही बार में पूर्ण करंट लगाने के बजाय धीरे-धीरे शक्ति बढ़ाते हैं।

निगरानी द्वारा प्रारंभिक चेतावनी प्रदान की जाती है। ख़राब थर्मल संपर्क या आंतरिक ख़राबी शायद कार्ट्रिज हीटर का कारण है जिसे सेटपॉइंट तापमान बनाए रखने के लिए उस समय की तुलना में अधिक बिजली की आवश्यकता होती है जब यह बिल्कुल नया था। विफलता अक्सर हफ्तों या महीनों से पहले आवश्यक शक्ति में 10-15% की वृद्धि के साथ होती है, जिससे अनिर्धारित डाउनटाइम होने से पहले नियोजित प्रतिस्थापन के लिए समय मिल जाता है।

थर्मल अनुप्रयोग के आधार पर वाट घनत्व लक्ष्य भिन्न-भिन्न होते हैं। कार्ट्रिज हीटर की स्थापना सफल है या बार-बार विफल होती है, यह ऑपरेटिंग तापमान, आसपास की सामग्री की तापीय चालकता, बोर फिट गुणवत्ता और अनुमानित सेवा जीवन के विशेष संयोजन के लिए वाट घनत्व के मिलान पर निर्भर करता है। लंबे समय तक गर्म होने का समय और कम वाट घनत्व संदेह होने पर अधिक भरोसेमंद संचालन प्रदान करते हैं।