थर्मल विस्तार - लंबे हीटरों की इंजीनियरिंग चुनौती

प्रत्येक रखरखाव इंजीनियर अंततः यह सीखता है कि गर्म होने पर धातु कितनी कठिन गति से चलती है। यह यांत्रिकी का बुनियादी तथ्य है. 1200 मिमी की लंबाई वाली एक अल्ट्रा{2}लंबी सिंगल हेड इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूब अपने परिचालन तापमान को प्राप्त कर लेती है, इसलिए यह बहुत अधिक विस्तार कर सकती है। यदि डिजाइन और स्थापना के दौरान इस विस्तार को ध्यान में नहीं रखा जाता है, तो परिणाम खराब हो सकते हैं: हीटर जो फंस गए हैं और उन्हें निकालना लगभग असंभव है, टूटे हुए मोल्ड हिस्से, मुड़े हुए हीटर शीथ, या टूटे हुए आंतरिक कनेक्शन। इसलिए, जो कोई भी लंबे कार्ट्रिज हीटर को निर्दिष्ट करने, स्थापित करने या बनाए रखने का प्रभारी है, उसे यह जानना होगा कि थर्मल विस्तार को कैसे समझा जाए और उससे कैसे निपटा जाए।

थर्मल विस्तार के पीछे का अंकगणित सरल है, लेकिन लोग अक्सर इस पर पर्याप्त विचार नहीं करते हैं। स्टेनलेस स्टील और इंकोलॉय शीथ के लिए विस्तार का गुणांक आमतौर पर लगभग 0.000017 m/m/डिग्री (17 µm/m/डिग्री) होता है। 400 डिग्री (परिवेश से लगभग 380 डिग्री के तापमान में वृद्धि के साथ) के प्रक्रिया तापमान पर काम करने वाले 1200 मिमी (1.2 मीटर) अल्ट्रा {{6} लंबे सिंगल - हेड कार्ट्रिज हीटर का संपूर्ण अनुदैर्ध्य विस्तार 8 मिमी से अधिक हो सकता है। 500-600 डिग्री के उच्च परिचालन तापमान पर यह वृद्धि 10 मिमी से अधिक हो सकती है। जब ठंड होती है, तो एक हीटर जो पूरी तरह से फिट बैठता है वह गर्म होने पर बहुत चिपक सकता है। या, इससे भी बदतर, अगर इसे एक अंधे छेद के नीचे बहुत कसकर सेट किया गया है, तो इसे विकसित होने के लिए कहीं भी जगह नहीं मिलेगी और इसके बजाय यह झुक सकता है, उभार सकता है, या इसके चारों ओर धातु पर विनाशकारी अक्षीय तनाव डाल सकता है।

यही कारण है कि कुशल डिजाइनर और तकनीशियन हमेशा ब्लाइंड होल के अंत में एक थर्मल विस्तार स्थान छोड़ते हैं। छोटे कार्ट्रिज हीटर के लिए 2-3 मिमी का छोटा सा अंतर पर्याप्त हो सकता है, लेकिन 1200 मिमी अल्ट्रा {{4} लंबी इकाई के लिए, अनुशंसित पृथक्करण बहुत बड़ा होता है {{5} आमतौर पर गुहा के बंद सिरे पर ** 5 मिमी से 10 मिमी ** होता है। यदि पर्याप्त जगह नहीं है, तो छेद के फैलने पर हीटर उसके तल पर दबाव डालेगा। यह संपीड़ित दबाव बनाता है जो कमजोर मोल्ड दीवारों को तोड़ सकता है, हीटर शीथ के आकार को बदल सकता है, या आंतरिक मैग्नीशियम ऑक्साइड (एमजीओ) इन्सुलेशन को असमान रूप से संकुचित कर सकता है। बहुत बुरी परिस्थितियों में, म्यान ढह सकता है या हीटर हमेशा के लिए फंस सकता है, जिसका अर्थ है इसे बाहर निकालने के लिए ड्रिलिंग या ईडीएम जैसे महंगे तरीकों का उपयोग करना।

लीड के अंत (समाप्ति) के विस्तार के साथ अपनी समस्याएं हैं। जैसे ही 1200 मिमी हीटर गर्म होता है, ठंडा खंड वायरिंग डिब्बे या माउंटिंग प्लेट के संबंध में चलता है। यदि लीड तारों को अच्छी तरह से बांधा गया है ताकि वे हिल न सकें, तो यह अक्षीय वृद्धि सीधे आंतरिक समाप्ति बिंदुओं पर खींच सकती है, जो धीरे-धीरे कनेक्शन को ढीला कर सकती है, प्रतिरोध तार जंक्शन पर दबाव डाल सकती है, या कई थर्मल चक्रों पर आंतरिक लीड को भी तोड़ सकती है। इसे ठीक करने के लिए, कई उच्च गुणवत्ता वाले लंबे हीटर लचीले लीड कॉन्फ़िगरेशन, स्प्रिंग लोडेड टर्मिनेशन या असेंबली में एकीकृत अतिरिक्त लीड स्लैक के साथ आते हैं। कुछ डिज़ाइनों में फ्लोटिंग कूल सेक्शन या स्ट्रेन रिलीफ विशेषताएं होती हैं जो विद्युत कनेक्शन पर दबाव डाले बिना गति पकड़ती हैं।

रेडियल (व्यास) विस्तार जोड़ने से चीजें और भी जटिल हो जाती हैं। जैसे-जैसे यह गर्म होता जाता है, आवरण बाहर की ओर फैलता जाता है, आमतौर पर पदार्थ और तापमान के आधार पर इसका व्यास 0.05 से 0.15 मिमी तक होता है। यदि उद्घाटन बहुत संकीर्ण है, तो यह रेडियल विस्तार हीटर को उसकी पूरी लंबाई में बांध देता है। 1200 मिमी अल्ट्रा{{6}लंबे हीटर के साथ समस्या और भी बदतर है क्योंकि बड़े सतह क्षेत्र का मतलब संपर्क के अधिक बिंदु हैं जो घर्षण पैदा करते हैं। बाइंडिंग यांत्रिकी पर अधिक दबाव डालती है, मुक्त विस्तार को रोकती है, और स्थानीयकृत हॉटस्पॉट या शीथ विरूपण का कारण बन सकती है। इसका उत्तर एक इंस्टॉलेशन क्लीयरेंस सेट करना है जो कोल्ड इंसर्शन और हॉट ऑपरेशन दोनों के लिए काम करता है। 20 मिमी तक के अधिकांश व्यास के लिए, **0.05 मिमी से 0.10 मिमी** (छोटे हीटरों की तुलना में थोड़ा बड़ा) का व्यास क्लीयरेंस आपको अच्छा थर्मल संपर्क बनाए रखते हुए आवश्यक स्थान देता है। यह अत्यधिक सलाह दी जाती है कि आप इस सहनशीलता को प्राप्त करने के लिए सटीक रीमिंग या ऑनिंग का उपयोग करें।

1200 मिमी हीटरों में थर्मल विस्तार से निपटने के लिए यहां कुछ और सुझाई गई प्रथाएं दी गई हैं:
- हीटर को छेद में डालना ताकि यह धीरे से नीचे को छू सके, फिर इसे अंतिम स्थान पर रखने से पहले इसे थोड़ा पीछे खींचें (गणना की गई विस्तार अंतराल से मेल खाने के लिए) . - उच्च तापमान, गैर-प्रवाहकीय विरोधी {{4} म्यान पर घर्षण को कम करने और विस्तार और संकुचन के चक्र के दौरान गैलिंग को रोकने के लिए यौगिक को जब्त करें . - इंकोलॉय जैसी शीथ सामग्री का चयन करें जो मजबूत रहती हैं और उच्च पर कम स्केलिंग होती हैं तापमान, जिससे जब्ती की संभावना कम हो जाती है . - विस्तार से जुड़ी समस्याओं के शुरुआती संकेतों पर नज़र रखना, जिसमें हीटर भी शामिल हैं, को हटाना कठिन हो जाता है या वर्तमान ड्रॉ में बदलाव की उम्मीद नहीं थी।

डिज़ाइन या विनिर्माण प्रक्रिया में थर्मल विस्तार कोई समस्या नहीं है। यह धातुओं का एक स्वाभाविक गुण है। एक उच्च गुणवत्ता वाला 1200 मिमी अल्ट्रा {4 इंच लंबा सिंगल हेड कार्ट्रिज हीटर बिना टूटे या जल्दी खराब हुए वर्षों तक काम कर सकता है, अगर इसे सही विस्तार अंतराल, डायमीटरल क्लीयरेंस, लीड प्रबंधन और इंस्टॉलेशन प्रक्रियाओं के साथ सही ढंग से स्थापित किया गया हो। यदि आप इसकी देखभाल नहीं करते हैं तो सबसे अच्छा डिज़ाइन किया गया हीटर भी अंततः खराब हो जाएगा। इससे डाउनटाइम और रिप्लेसमेंट में आपका काफी पैसा खर्च होगा।

डिज़ाइन और स्थापना प्रक्रिया की शुरुआत से थर्मल विस्तार के नियमों का पालन करके, इंजीनियर और रखरखाव टीमें यह सुनिश्चित करती हैं कि उनके लंबे हीटर हर समय यांत्रिकी के साथ कठिनाइयों का कारण बनने के बजाय थर्मल सिस्टम के विश्वसनीय हिस्से बने रहें।