अत्यंत कम तापमान वाली सेवा के लिए सही कार्ट्रिज हीटर का चयन करना

माइनस 120 डिग्री सेवा के लिए कार्ट्रिज हीटर चुनने के लिए कैटलॉग विनिर्देशों से आगे बढ़कर वास्तविक थर्मल इंजीनियरिंग विश्लेषण की ओर बढ़ने की आवश्यकता होती है। गर्म वस्तु का थर्मल द्रव्यमान, इन्सुलेशन गुणवत्ता, गर्मी हानि विशेषताओं और कर्तव्य चक्र सहित कारक चयन प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं। सिंगल हेड इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूब को प्रत्येक एप्लिकेशन की विशिष्ट आवश्यकताओं से मेल खाना चाहिए। प्रत्येक क्रायोजेनिक हीटिंग की आवश्यकता के लिए कोई एकल विनिर्देश काम नहीं करता है।

वाट घनत्व चयन शून्य से कम अनुप्रयोगों के लिए विशेष ध्यान देने की मांग करता है। मानक कार्ट्रिज हीटर 63 वॉट/सेमी² (400 वॉट/इंच²) तक की वाट घनत्व तक पहुंच सकते हैं, जो उन्हें प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डों में तेजी से गर्म करने के लिए उत्कृष्ट बनाते हैं। हालाँकि, ठंडे मौसम के उपकरण अक्सर कम घनत्व वाले डिज़ाइन से लाभान्वित होते हैं। 12 W/cm² सतह भार हाइड्रोलिक तरल पदार्थों में स्थानीय उबलने या चिकनाई वाले तेलों के थर्मल क्षरण को रोकता है। लक्ष्य अधिकतम तापमान नहीं बल्कि समान ताप वितरण है जो भौतिक तनाव पैदा करने वाले थर्मल ग्रेडिएंट को रोकता है।

व्यवहार में, ठंड के मौसम के लिए कार्ट्रिज हीटरों में आमतौर पर गर्म तापमान वाले हीटरों की तुलना में कम वाट घनत्व होता है, आमतौर पर 40 से 63 डब्ल्यू/सेमी² के बजाय 10 से 25 डब्ल्यू/सेमी² होता है। शून्य से 30 डिग्री सेल्सियस नीचे, जमे हुए परिवेश को लगातार गर्मी से बचाने के लिए स्थितियों में अक्सर 50 से 60 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर की घनत्व की आवश्यकता होती है। यह उच्च शक्ति घनत्व आंतरिक प्रतिरोध तार पर अधिक थर्मल तनाव डालता है, जहां कुछ स्थानों पर तापमान 800 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो सकता है, जबकि बाहरी आवरण वांछित प्रक्रिया तापमान तक पहुंचने के लिए संघर्ष करता है। तीव्र ताप प्रतिक्रिया और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के बीच सही संतुलन खोजने के लिए इंजीनियरों को व्यक्तिगत थर्मल लोड, इन्सुलेशन गुणवत्ता और अनुमत हीटिंग समय का सावधानीपूर्वक विश्लेषण करना चाहिए।

5 से 7 वॉट/सेमी² रेंज सामान्य कम तापमान वाली ताप स्थितियों, जैसे हीटिंग मोल्ड, पैकेजिंग उपकरण और खाद्य प्रसंस्करण उपकरण के लिए सबसे आम विशिष्टता का प्रतिनिधित्व करती है। लेकिन अत्यधिक कम तापमान वाले अनुप्रयोगों में क्रायोजेनिक वातावरण में गर्मी के नुकसान को दूर करने के लिए अक्सर उच्च घनत्व की आवश्यकता होती है।

शीथ सामग्री का चयन एप्लिकेशन की विशिष्ट मांगों के अनुसार किया जाता है। मध्यम संक्षारण जोखिम के साथ सामान्य क्रायोजेनिक सेवा के लिए, 316L स्टेनलेस स्टील अच्छा प्रदर्शन प्रदान करता है। सबसे अधिक मांग वाली स्थितियों के लिए {{3}क्रायोजेनिक तापमान और संक्षारक वातावरण दोनों के संपर्क में आने वाले हीटिंग तत्व {{4}इंकोलॉय 800 या 840 मिश्र धातु गुणों का सबसे अच्छा संयोजन प्रदान करते हैं। क्रायोजेनिक और ऊंचे तापमान के बीच साइकिल चलाने पर इंकोनेल 600 और विशेष निकल क्रोमियम मिश्र धातुएं थर्मल शॉक के प्रति बेहतर प्रतिरोध प्रदर्शित करती हैं। सबसे अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए, इनकोनेल 600 या 625 मिश्र धातु थर्मल थकान के लिए असाधारण प्रतिरोध प्रदान करते हैं और नाटकीय तापमान अंतर के दौरान यांत्रिक अखंडता बनाए रखते हैं।

प्रतिरोध तार सामग्री को भी सावधानीपूर्वक चयन की आवश्यकता होती है। अधिकांश कार्ट्रिज हीटर अनुप्रयोगों के लिए निकेल-क्रोमियम मिश्र धातु मानक बनी हुई है। हालाँकि, क्रायोजेनिक तापमान पर प्रतिरोध में गिरावट आम तौर पर 10 से 15 प्रतिशत होती है, जिसे बिजली की गणना में शामिल किया जाना चाहिए। कुछ विशेष अनुप्रयोगों को वैकल्पिक मिश्र धातु रचनाओं से लाभ हो सकता है जो तापमान सीमा में अधिक स्थिर प्रतिरोध बनाए रखते हैं।

समाप्ति विकल्प हीटर के समान ही विचार करने योग्य हैं। क्रायोजेनिक वातावरण में मानक क्रिम्प कनेक्शन विफल हो जाते हैं। थर्मल शॉक प्रतिरोध के लिए रेट किए गए एपॉक्सी यौगिकों के साथ सील किए गए सिल्वर - सोल्डर या ब्रेज़्ड कनेक्शन, तापमान स्पेक्ट्रम में चालकता अखंडता बनाए रखते हैं। लीड वायर इंसुलेशन न्यूनतम अपेक्षित तापमान पर लचीला रहना चाहिए {{4}फाइबरग्लास {{5}सिलिकॉन मिश्रित इंसुलेशन 250 डिग्री सेल्सियस पर निरंतर संचालन के लिए रेटेड है, जबकि माइनस 60 डिग्री पर लचीला रहने से सिद्ध प्रदर्शन मिलता है।

एकीकृत थर्मोकपल विकल्प सटीक अनुप्रयोगों के लिए गंभीरता से विचार करने योग्य है। एम्बेडेड थर्मोकपल के साथ कार्ट्रिज हीटर सटीक तापमान प्रोफाइलिंग सक्षम करते हैं, जो प्रयोगशाला उपकरण या एयरोस्पेस घटकों को गर्म करते समय आवश्यक होता है जहां ±2 डिग्री सेल्सियस भिन्नता परिणामों से समझौता कर सकती है। बाहरी रूप से स्थापित होने के बजाय हीटर कोर के भीतर एम्बेडेड थर्मोकपल सख्त तापमान नियंत्रण के लिए आवश्यक सटीकता प्रदान करता है।

क्रायोजेनिक सेवा के लिए बिना गरम लंबाई विनिर्देश के समायोजन की आवश्यकता होती है। मानक डिज़ाइन में मुख्य सिरे पर 5 से 10 मिलीमीटर ठंडे क्षेत्र शामिल होते हैं। शून्य से 120 डिग्री के वातावरण में, इस बिना गरम किए गए खंड को 25 से 50 मिलीमीटर तक बढ़ाने से कनेक्शन तापमान ओस बिंदु से ऊपर रहता है, जिससे विद्युत बाड़ों में संघनन को रोका जा सकता है।

नमी प्रतिरोध विशेषताएं क्रायोजेनिक {{0}रेटेड कार्ट्रिज हीटरों को मानक इकाइयों से अलग करती हैं। सिरेमिक से {{3} धातु प्रौद्योगिकी या क्रायोजेनिक {4} रेटेड यौगिकों का उपयोग करके भली भांति बंद सीलिंग नमी के प्रवेश को रोकती है जो अन्यथा ऑपरेशन के दौरान जम जाएगी और फैल जाएगी। यह सीलिंग मैग्नीशियम ऑक्साइड इन्सुलेशन को नमी अवशोषण से बचाती है जो ढांकता हुआ ताकत से समझौता करती है।

स्थापना सहायक उपकरण चयन प्रक्रिया को पूरा करते हैं। क्रायोजेनिक सेवा के लिए विशेष रूप से तैयार किए गए तापीय प्रवाहकीय पेस्ट नमी के फंसने को रोकते हुए एक समान गर्मी हस्तांतरण सुनिश्चित करते हैं। रिंग या थ्रेडेड फिटिंग का पता लगाना ऐसे वातावरण में भविष्य के रखरखाव को सरल बनाता है जहां हीटर हटाना मुश्किल हो जाता है। बिल्ट-इन वायरिंग और टर्मिनल एनक्लोजर के साथ प्री{3}फैब्रिकेटेड हीटर असेंबलियां दूरस्थ सुविधाओं में फील्ड इंस्टालेशन कार्य को कम करती हैं।

अत्यंत कम तापमान वाली सेवा के लिए सही कार्ट्रिज हीटर का चयन करने का मतलब केवल हीटर ही नहीं बल्कि पूरे सिस्टम पर विचार करना है। बिजली आपूर्ति से लेकर माउंटिंग होल टॉलरेंस तक प्रत्येक घटक प्रदर्शन और विश्वसनीयता को प्रभावित करता है। सिंगल हेड इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूब, जो इसके ऑपरेटिंग वातावरण के लिए उचित रूप से निर्दिष्ट है, वर्षों तक विश्वसनीय सेवा प्रदान करती है। अनुचित तरीके से निर्दिष्ट होने पर, यह जल्दी और महंगा रूप से विफल हो जाता है। इन परिणामों के बीच चयन प्रत्येक चयन पैरामीटर पर दिए गए ध्यान में निहित है।