वैक्यूम में पावर घनत्व - महत्वपूर्ण व्युत्पन्न कारक

10 W/cm² की शक्ति घनत्व वाला एक कार्ट्रिज हीटर हवा में अच्छा काम कर सकता है। आवरण के चारों ओर की हवा गर्मी को उससे दूर ले जाती है, जिससे तापमान सुरक्षित सीमा के भीतर रहता है। उसी कार्ट्रिज हीटर को वैक्यूम में रखें, और चीजें बहुत बदल जाती हैं। संवहन न होने पर आवरण का तापमान बढ़ जाता है। वही शक्ति घनत्व जो हवा में सुरक्षित था, अब त्वरित विफलता का नुस्खा है।

वैक्यूम कार्ट्रिज हीटर को डिजाइन करते समय सोचने वाली सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि बिजली घनत्व कम होना चाहिए क्योंकि इसमें कोई संवहन शीतलन नहीं है। कितना व्युत्पन्न है यह तापमान, निर्वात स्तर और विकिरणशील और प्रवाहकीय ताप हस्तांतरण चैनल कितनी अच्छी तरह काम करते हैं, इस पर निर्भर करता है।

अच्छे थर्मल संपर्क के साथ एक बड़े धातु ब्लॉक में बने कार्ट्रिज हीटर से बहुत सारी गर्मी ब्लॉक के माध्यम से जाती है। इस स्थिति में, संवहन की हानि अधिकतर उन हिस्सों को प्रभावित करती है जो टर्मिनल सिरे और शीथ के सीधे संपर्क में नहीं होते हैं। जो व्युत्पन्न करने की आवश्यकता है वह छोटा है, शायद हवा से 20-30% कम।

एक कार्ट्रिज हीटर के मामले में जो वैक्यूम फर्नेस हीटिंग तत्व की तरह खाली जगह में विकिरण करता है, स्थिति बहुत अलग है। विकिरण में सारी ऊष्मा समाहित होनी चाहिए, और यह तापमान के साथ एक चौथाई शक्ति संबंध का पालन करता है। एक निश्चित वाट क्षमता विकिरित करने के लिए म्यान का तापमान बहुत अधिक बढ़ना चाहिए। वैक्यूम भट्ठी में 5 W/cm² की शक्ति घनत्व वाला एक कार्ट्रिज हीटर एक म्यान तापमान पर काम कर सकता है जो हवा में समान हीटर से 200 डिग्री अधिक है।

मैंने जो देखा है उसके आधार पर, रेडियंट सेवा में वैक्यूम कार्ट्रिज हीटर के लिए एक सुरक्षित पावर घनत्व 3 और 5 डब्ल्यू/सेमी² के बीच है, यह उस तापमान पर निर्भर करता है जिस तक वे पहुंचने की कोशिश कर रहे हैं। अच्छी तरह से संचालित होने वाले प्रत्यारोपित हीटरों के लिए, 5 से 7 W/cm² ठीक हो सकता है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वैक्यूम में अपेक्षित शीथ तापमान का पता लगाना या उसका अनुकरण करना है, न कि वायुमंडलीय मूल्यों पर निर्भर रहना।

डिज़ाइन पर प्रभाव पर्याप्त हैं। कम बिजली घनत्व के साथ आवश्यक वाट क्षमता प्राप्त करने के लिए कार्ट्रिज हीटर का सतह क्षेत्र अधिक होना चाहिए। इसका मतलब यह है कि एक उच्च घनत्व इकाई के बजाय, लंबे हीटर, बड़े व्यास या एक से अधिक हीटर होंगे। उपकरण का भौतिक आवरण इन बड़े भागों को धारण करने में सक्षम होना चाहिए।

निर्वात में, तापमान को मापना और नियंत्रित करना और भी महत्वपूर्ण है। यदि संवहन न हो तो थर्मल रनवे एक बड़ा खतरा है। एक कार्ट्रिज हीटर जो बहुत अधिक गर्म हो जाता है वह अधिक गर्मी छोड़ सकता है, जो सकारात्मक फीडबैक लूप में इसे और भी गर्म बना देता है। सब कुछ ठीक से चालू रखने के लिए, आपको सटीक सेंसिंग (आमतौर पर अंतर्निर्मित थर्मोकपल के साथ) और प्रतिक्रियाशील नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

सोचने वाली एक और बात कार्ट्रिज हीटर के साथ तापमान का अंतर है। निर्वात में, टर्मिनल का जो सिरा गर्म नहीं होता है, वह उस हिस्से की तुलना में अधिक ठंडा हो सकता है। यह ढाल सामग्रियों पर तनाव डालती है और उन्हें संक्रमण में विफल कर सकती है। लोगों को ऐसे डिज़ाइन पसंद आते हैं जिनमें हल्के बदलाव और विशेषताएं हों जो तनाव दूर करने में मदद करती हों।

संक्षेप में, वैक्यूम कार्ट्रिज हीटर के लिए पावर घनत्व केवल एक संख्या नहीं है जो आपको किसी कैटलॉग में मिलती है; यह एक आँकड़ा है जिसे एप्लिकेशन की ताप हस्तांतरण परिस्थितियों के आधार पर तैयार किया गया था। संवहन के नुकसान के लिए व्युत्पन्न करना, विकिरण संचरण को ध्यान में रखना, और यह सुनिश्चित करना कि पर्याप्त सतह क्षेत्र है, एक डिज़ाइन बनाने में सभी महत्वपूर्ण पहलू हैं जो काम करते हैं। पेशेवर थर्मल विश्लेषण यह सुनिश्चित करता है कि निर्वात वातावरण में प्रदर्शन और लंबे जीवन दोनों के लिए बिजली घनत्व सर्वोत्तम स्तर पर सेट है।