उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों में फिटिंग के साथ कार्ट्रिज हीटर का उपयोग करते समय वाट घनत्व सीमा को समझना

जिन लोगों ने कार्ट्रिज हीटर को चमकीली लाल लौ और फिर कुछ ही घंटों में खराब होते देखा है, वे जानते हैं कि वाट घनत्व कितना कठोर हो सकता है। कागज़ पर विवरण अच्छा लग रहा था: वोल्टेज, पावर और आकार सभी एप्लिकेशन की आवश्यकताओं को पूरा करते थे। लेकिन हीटर जल्दी खराब हो गया, और यह अक्सर उत्पादन कार्यक्रम को अपने साथ ले गया। पहेली का गायब हिस्सा आमतौर पर वाट घनत्व है, जो सतह क्षेत्र के प्रति वर्ग फुट गर्मी की मात्रा है, और यह फिटिंग पर रखे गए इंस्टॉलेशन के साथ कैसे काम करता है।

वाट घनत्व हीटर शीथ सतह के प्रति वर्ग इंच वाट की संख्या है। मानक कार्ट्रिज हीटर की शक्ति सीमा 20 से 80 वाट प्रति वर्ग इंच होती है, हालाँकि कुछ विशेष डिज़ाइन इससे भी अधिक हो सकते हैं। मुख्य विचार यह है कि अधिकतम वाट घनत्व की अनुमति केवल इस बात पर निर्भर करती है कि गर्मी कितनी अच्छी तरह स्थानांतरित की जाती है। मुक्त हवा में एक हीटर की सीमाएं एक कुएं से मशीनीकृत स्टील छेद में स्थापित हीटर की तुलना में काफी भिन्न होती हैं।

फिटिंग यह बदलती है कि गर्मी के प्रवाह को बदलकर वाट घनत्व कितनी अच्छी तरह काम करता है। कार्ट्रिज हीटर पर थ्रेडेड फिटिंग या माउंटिंग फ्लैंज म्यान के साथ जगह घेरता है जो मुख्य गर्म द्रव्यमान में गर्मी हस्तांतरण में मदद नहीं करता है। फिटिंग स्वयं कुछ गर्मी को दूर ले जाती है, लेकिन इसका मुख्य उद्देश्य थर्मल सीमा के रूप में कार्य करके गर्मी के प्रवाह के तरीके को प्रभावित करना है। सक्रिय ताप क्षेत्र में प्रभावी वाट घनत्व का पता लगाते समय, इंजीनियरों को इसे ध्यान में रखना होगा।

उच्च वाट घनत्व, या 50 वाट प्रति वर्ग इंच से अधिक वाले अनुप्रयोगों के लिए बहुत सटीक बोर सहनशीलता और अच्छे सतह संपर्क की आवश्यकता होती है। इन स्तरों पर ऊष्मा का प्रवाह हवा में किसी भी छेद या सतह पर खुरदुरे स्थानों के लिए बहुत अधिक है। जब म्यान का तापमान प्रतिरोध तत्व या मैग्नीशियम ऑक्साइड इन्सुलेशन के लिए सुरक्षित स्तर से ऊपर चला जाता है, तो कुछ क्षेत्रों में हॉट स्पॉट बन जाते हैं। ये घनत्व उन मानक स्थापनाओं के साथ ठीक हैं जिनमें + 0.001 इंच की सहनशीलता के साथ रीम्ड बोर हैं। ढीले फिटिंग वाले या खुरदरे बोर बहुत अधिक गर्मी के दबाव में होने पर जल्दी टूट जाते हैं।

फिटिंग के साथ तरल विसर्जन अनुप्रयोग हवा या गैस के साथ गर्म करने की तुलना में अधिक वाट घनत्व को संभाल सकते हैं। क्योंकि तरल पदार्थों में गैसों की तुलना में बेहतर गर्मी हस्तांतरण गुणांक होता है, वे अधिक शक्ति को संभाल सकते हैं। पानी और जल-ग्लाइकोल मिश्रण नियमित आधार पर 50 से 80 वाट प्रति वर्ग इंच संभाल सकते हैं। चिपचिपाहट और प्रवाह वेग के आधार पर, तेल हीटिंग आमतौर पर केवल 30 से 50 वाट प्रति वर्ग इंच तक ही काम करता है। स्थिर वायु या गैस अनुप्रयोग आमतौर पर केवल 20 वाट प्रति वर्ग इंच या उससे कम की अनुमति देते हैं।

भागों को उपयुक्त बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री इस बात को प्रभावित करती है कि वे उच्च वाट घनत्व पर गर्मी को कितनी अच्छी तरह संभालते हैं। पीतल की फिटिंग स्टेनलेस स्टील फिटिंग की तुलना में शीथ जंक्शन से अधिक गर्मी खींचती है क्योंकि पीतल लगभग 60 गुना बेहतर गर्मी का संचालन करता है। यह सील क्षेत्रों को ठंडा रखने में मदद कर सकता है, लेकिन यह थर्मल ग्रेडिएंट भी बना सकता है जो हीटर पर भार डालता है। स्टेनलेस फिटिंग भी गर्मी का संचालन नहीं करती है, इस प्रकार वे गर्म क्षेत्र को बाकी क्षेत्र से अलग रखती हैं, लेकिन वे फिटिंग के आसपास के क्षेत्र को गर्म होने देती हैं।

वाट घनत्व प्रतिबंधों के पास काम करते समय, लीड सिरे को ठंडा करना बहुत महत्वपूर्ण है। गर्मी गर्म क्षेत्र से विद्युत संपर्कों तक म्यान के माध्यम से यात्रा करती है। यदि पर्याप्त बिना गरम लंबाई या थर्मल अलगाव नहीं है तो यह चालन सील और तार के तापमान को सुरक्षित सीमा से ऊपर बढ़ा देता है। उच्च तापमान के उपयोग के लिए, हीटिंग ज़ोन और किसी भी फिटिंग या सील के बीच कम से कम एक इंच की बिना गरम लंबाई होनी चाहिए।

स्प्लिट {{0}शीथ या स्वेज्ड डिज़ाइन अंदर गर्मी के हस्तांतरण में सुधार करके वाट घनत्व को स्थिर रखना आसान बनाते हैं। प्रतिरोध कुंडल के चारों ओर पैक किया गया मैग्नीशियम ऑक्साइड इन्सुलेशन ढीले {{2}भरण संस्करणों की तुलना में म्यान में गर्मी को अधिक कुशलता से पहुंचाता है। यह आंतरिक दक्षता तब भी महत्वपूर्ण होती है जब बाहर से गर्मी स्थानांतरित करना कठिन होता है, जैसे हूवर का उपयोग करते समय या जब बोर खराब तरीके से फिट होता है।

थर्मल साइकलिंग से वाट घनत्व सीमा ख़राब हो जाती है। प्रतिरोध तत्व और आवरण दोनों हीटिंग और शीतलन के प्रत्येक चक्र के साथ थर्मल तनाव का अनुभव करते हैं। उच्च वाट घनत्व होने पर मैग्नीशियम ऑक्साइड इन्सुलेशन तेजी से टूट जाता है। जब तापमान 1800 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर बढ़ जाता है तो यह धीरे-धीरे पुन: क्रिस्टलीकृत हो जाता है और ढांकता हुआ ताकत खो देता है। स्थिर स्थिति संचालन की तुलना में, चक्र वाले अनुप्रयोगों को अक्सर अधिक सतर्क वाट घनत्व व्युत्पन्न की आवश्यकता होती है।

प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्ड्स में माउंटेड हीटर फिट करना इन विचारों को क्रियान्वित करने का एक अच्छा उदाहरण है। फिटिंग हीटर को बिल्कुल वहीं रखती है जहां उसे मोल्ड कैविटी में होना चाहिए, और गर्म हिस्सा प्लास्टिक को गर्मी भेजता है। इस मामले में, 40 से 50 वॉट प्रति वर्ग इंच की वॉट घनत्व सामान्य है, जिसका अर्थ है कि बोर बहुत तंग होने चाहिए और थर्मल संपर्क अच्छा होना चाहिए। जब मोल्ड का तापमान 300 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर चला जाता है, तो यह घनत्व को और भी अधिक सीमित कर देता है क्योंकि हीटर और मोल्ड के बीच तापमान का अंतर कम हो जाता है, जिससे गर्मी का प्रवाह धीमा हो जाता है।

वितरित वाट क्षमता डिज़ाइन उन स्थितियों के लिए एक अच्छा विकल्प है, जिनमें उच्च वाट घनत्व की आवश्यकता होती है, लेकिन अधिक ताप संचरण की आवश्यकता नहीं होती है। ये हीटर अपनी लंबाई के साथ घुमावदार पिच को बदलते हैं, जहां गर्मी की सबसे अधिक आवश्यकता होती है वहां बिजली केंद्रित करते हैं और फिटिंग या सील अनुभागों पर इसे कम करते हैं। असमान बिजली वितरण स्थानीय ओवरहीटिंग को रोकते हुए समग्र ताप क्षमता को बनाए रखता है।

वाट घनत्व गणना की जांच करने के लिए, आपको यह मानने के बजाय कि यह प्रक्रिया तापमान के समान है, वास्तविक शीथ तापमान को मापने की आवश्यकता है। म्यान के बाहर थर्मोकपल दिखाते हैं कि सुरक्षा मार्जिन है या नहीं। इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी तापमान वितरण को देखने और गर्म क्षेत्रों को इंगित करने के लिए गैर-संपर्क विधियां प्रदान करती है जो उच्च वाट घनत्व या अपर्याप्त संपर्क का संकेत देती हैं।

उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए फिटिंग के साथ कार्ट्रिज हीटर निर्दिष्ट करते समय, पूर्ण थर्मल जानकारी देने से सही डिज़ाइन में मदद मिलती है। वाट घनत्व प्रतिबंध प्रक्रिया के तापमान, गर्म होने में लगने वाले समय, सामग्री के थर्मल गुणों और शीतलन विकल्पों से प्रभावित होते हैं। रूढ़िवादी डिज़ाइन जो ज्ञात सीमाओं के भीतर रहते हैं, आक्रामक डिज़ाइनों की तुलना में बेहतर काम करते हैं जो पर्याप्त सुरक्षा मार्जिन के बिना सीमाओं को आगे बढ़ाते हैं।

बहुत अधिक वाट घनत्व के कारण हीटर जल्दी खराब हो सकते हैं, प्रक्रिया तापमान अनियमित हो सकता है और सुरक्षा जोखिम हो सकता है। जब आप इन बाधाओं को जानते हैं और उनका पालन करने वाले इंस्टालेशन बनाते हैं, तो कार्ट्रिज हीटर अक्सर बदलने की आवश्यकता से हटकर विश्वसनीय, लंबे समय तक चलने वाले हिस्से बन जाते हैं।