अत्यधिक ठंड में मानक हीटर क्यों जम जाते हैं?

अंटार्कटिका में एक अनुसंधान केंद्र या साइबेरिया में एक प्राकृतिक गैस संयंत्र के बारे में सोचें। उपकरण शीर्ष स्तर का है और इंजीनियरिंग बहुत सावधानी से की गई है, हालांकि जब तापमान -40 डिग्री तक गिर जाता है तो हीटिंग सिस्टम खराब होते रहते हैं। अधिकांश हीटर बिना किसी समस्या के 800 डिग्री (1472 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक तापमान का सामना कर सकते हैं, इसलिए अधिकतम तापमान रेटिंग आमतौर पर समस्या नहीं होती है। मुद्दा ठंड में शुरू करने, थर्मल विस्तार का प्रबंधन करने और सामग्री बहुत कम तापमान पर कैसे व्यवहार करती है, इसकी क्षमता से संबंधित है।

मानक कार्ट्रिज हीटर उम्मीद करते हैं कि शुरुआती तापमान कमरे का तापमान होगा। उनके डिज़ाइनर यह पता लगाते हैं कि कामकाजी तापमान पर थर्मल विस्तार के लिए कितनी जगह की आवश्यकता है, न कि उस संकुचन के लिए जो तब होता है जब पारा -40 डिग्री तक गिर जाता है। धातु का आवरण अंदर के सिरेमिक कोर की तुलना में अधिक सिकुड़ता है, जिससे नमी से भरने वाले अंतराल रह सकते हैं। जब बिजली लगाई जाती है, तो नमी भाप में बदल जाती है, जो मैग्नीशियम ऑक्साइड इंसुलेटिंग को तोड़ देती है और शॉर्ट सर्किट का कारण बनती है। कम तापमान वाले कार्ट्रिज हीटर सही सामग्री का चयन करके और यह सुनिश्चित करके इस समस्या का समाधान करते हैं कि वे -40 डिग्री से +800 डिग्री तक की पूरी तापमान सीमा को संभाल सकते हैं।


म्यान सामग्री का चयन एक संतुलनकारी कार्य बन जाता है। अधिकांश उपयोगों के लिए, 304 स्टेनलेस स्टील एक बढ़िया विकल्प है क्योंकि इसमें जंग नहीं लगता है और यह सस्ता है। दूसरी ओर, एल स्टेनलेस स्टील, क्लोराइड और औद्योगिक रसायनों का प्रतिरोध करने में बेहतर है, इसलिए यह समुद्री या रासायनिक प्रसंस्करण स्थितियों के लिए बेहतर है। इंकोलॉय 800 या 840 मिश्र धातु सबसे चरम स्थितियों के लिए आदर्श विकल्प हैं, जिसमें हीटिंग तत्व भी शामिल हैं जो क्रायोजेनिक तापमान और संक्षारक वातावरण दोनों के संपर्क में हैं। वे उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के प्रतिरोधी और कम तापमान पर कठोर होते हैं। ये निकेल{8}}आयरन-क्रोमियम मिश्रधातुएं अपने यांत्रिक गुणों को तब भी बनाए रखती हैं जब तापमान बहुत अधिक ऊपर-नीचे होता है, जिससे अन्य सामग्रियां टूट जाती हैं।

ठंड के मौसम में, विद्युत समाप्ति एक और जगह है जहां चीजें गलत हो सकती हैं। -20 डिग्री पर, मानक लीड तारों पर पीवीसी इन्सुलेशन भंगुर हो जाता है और टूट जाता है। अच्छी ठंड के मौसम में कार्ट्रिज हीटर फाइबरग्लास-सिलिकॉन मिश्रित इन्सुलेशन का उपयोग करते हैं जो 250 डिग्री पर निरंतर उपयोग को संभाल सकता है और -60 डिग्री पर लचीला रह सकता है। सामान्य इपॉक्सी के बजाय जो जमने पर टूट जाते हैं, लीड वायर से हीटर बॉडी में संक्रमण थर्मल साइक्लिंग के लिए पॉटिंग यौगिकों का उपयोग करता है।

शून्य से नीचे के अनुप्रयोगों के लिए वाट घनत्व चुनते समय, आपको बहुत सावधान रहने की आवश्यकता है। उच्च घनत्व वाले हीटर (63W/सेमी² तक) प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्ड को जल्दी से गर्म करने के लिए अच्छा काम करते हैं, हालांकि ठंड के मौसम में उपयोग किए जाने वाले उपकरण अक्सर कम घनत्व वाले डिज़ाइन के साथ बेहतर काम करते हैं। 12 W/cm² का सतह भार हाइड्रोलिक तरल पदार्थों को एक स्थान पर उबलने से रोकता है या चिकनाई वाले तेलों को गर्मी के कारण टूटने से रोकता है। विचार उच्चतम तापमान प्राप्त करने का नहीं है; यह गर्मी को समान रूप से फैलाने के लिए है ताकि थर्मल ग्रेडिएंट सामग्री पर दबाव न डालें।

कार्ट्रिज हीटर.जेपीजी पर एक संपूर्ण गाइड और तकनीकी नजर आप हीटर कैसे स्थापित करते हैं यह उतना ही महत्वपूर्ण है जितना आप खरीदते हैं। हवा के अंतराल को छोड़े बिना थर्मल विस्तार की अनुमति देने के लिए ड्रिल किए गए छेदों में हीटर के व्यास पर {{2}मिमी से +0.05मिमी की निकासी होनी चाहिए। 0.1 मिमी से बड़ा कोई भी गैप थर्मल इन्सुलेशन के रूप में काम करता है, जिससे हीटर अपेक्षा से अधिक गर्म हो जाता है और प्रतिरोध तार के ऑक्सीकरण को तेज कर देता है। ठंडी जगहों पर रिंग या थ्रेडेड फिटिंग लगाकर हीटर का रखरखाव करना आसान होता है, जहां प्रतिस्थापन के लिए उन्हें हटाना कठिन होता है।

थर्मल नियंत्रण रणनीतियाँ समशीतोष्ण जलवायु में उपयोग की जाने वाली रणनीतियों से बहुत अलग हैं। बुनियादी द्विधातु थर्मोस्टैट्स में उन प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक सटीकता नहीं होती है जो तापमान में परिवर्तन के प्रति संवेदनशील होती हैं। शून्य{{3}क्रॉस स्विचिंग के साथ सॉलिड{2}स्टेट रिले विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करते हैं और अचानक पावर साइक्लिंग के साथ आने वाले थर्मल शॉक से छुटकारा दिलाकर हीटर को लंबे समय तक चलने देते हैं। प्रयोगशाला उपकरण या विमान के हिस्सों को गर्म करते समय, जहां ±2 डिग्री परिवर्तन परिणाम बदल सकता है, सटीक तापमान प्रोफ़ाइल प्राप्त करने के लिए थर्मोकपल में निर्मित कार्ट्रिज हीटर का उपयोग करना महत्वपूर्ण है।

लोग आम तौर पर बिना गरम किए गए क्षेत्रों की लंबाई के विनिर्देश के बारे में भूल जाते हैं। टर्मिनल को अत्यधिक गर्म होने से बचाने के लिए मानक डिज़ाइन में मुख्य सिरे पर 5 से 10 मिमी के ठंडे क्षेत्र होते हैं। उन स्थानों पर जहां तापमान -40 डिग्री है, इस बिना गर्म किए हिस्से को 25-50 मिमी लंबा बनाने से कनेक्शन तापमान ओस बिंदु से ऊपर रहता है, जो विद्युत बाड़ों में संघनन को बनने से रोकता है। कुछ डिज़ाइन ठंडी सतहों से लीड को दूर ले जाने के लिए समकोण शीथ एक्सटेंशन या झुकने वाली आकृतियों का उपयोग करते हैं, साथ ही कार्य क्षेत्र में अच्छे ताप हस्तांतरण की अनुमति भी देते हैं।