Totuus 5–7 W/cm²:n patruunalämmittimistä alhaisen johtavuuden{2}}materiaaleissa
Jätä viesti
Laitteistosuunnittelijoiden keskuudessa laajalle levinnyt uskomus on, että tietyllä wattitiheydellä varustettu patruunalämmitin toimisi samalla tavalla riippumatta siitä, mitä materiaalia sen ympärillä on. Tämä ajatus on erittäin väärä. Kiukaan ympärillä oleva materiaali vaikuttaa siihen, kuinka hyvin lämpö poistuu vaipan pinnasta, ja se vaikuttaa suoraan siihen, toimiiko lämmitin vai ei.
Mitä sen ympärillä oleva materiaali tekee kaikelle
Patruunalämmitin pääsee eroon lämmöstä johtamalla sitä ympäröivään materiaaliin. Lämpö kulkee nopeasti pois, kun materiaalilla on korkea lämmönjohtavuus, kuten alumiini (205 W/m·K), kupari (400 W/m·K) tai teräs (50 W/m·K). Lämmittimen vaippa pysyy lähellä aiottua lämpötilaa ja jopa 6 tai 7 W/cm² tehotiheydellä sisäinen vastusjohto on turvallisissa rajoissa.
Mutta jos laitat saman patruunalämmittimen materiaaliin, joka ei johda hyvin sähköä, kuten muoviin (0,2–0,5 W/m·K), kumiin tai tyyntä ilmaa, asiat muuttuvat paljon. Lämpö ei pääse pois tarpeeksi nopeasti. Vaipan lämpötila nousee, ja sitten sisällä olevan langan lämpötila nousee vielä enemmän. Magnesiumoksidieristys hajoaa ja sitten epäonnistuu.
Käytännössä 5–7 W/cm²
Metallisovelluksissa, joissa on hyvä lämpökontakti, 5-7 W/cm² tehotiheysalue toimii hyvin sen mukaan, mitä olen kentällä nähnyt. Muoveille ja muille materiaaleille, jotka eivät johda hyvin sähköä, on parasta pitää alapäässä 5-6 W/cm². Ilman lämmittämisessä kannattaa olla varovainen 4 W/cm², ellei ilmavirtaa ole paljon.
Joissakin tapauksissa, kuten aktiivista jäähdytystä tai pulssikäyttöä käytettäessä, jotkut valmistajat työntävät patruunalämmittimet 15 tai 20 W/cm² tehoon. Nämä eivät ole sääntöjä; ne ovat poikkeuksia. Kaikki yli 5 W/cm² menee nopeasti rikki, kun sitä käytetään jatkuvasti tyynessä ilmassa.
Ongelman merkkien näkeminen
Mistä käyttäjä voi tietää, onko tehotiheys liian suuri työhön? Ennen täydellistä epäonnistumista on muutamia oireita siitä, että jokin on vialla. Kun lämmitin on päällä, se hehkuu ulkopuolelta punaisena. Tämä tarkoittaa, että vaipan lämpötilat ovat yli 600 astetta, mikä on usein liian korkea tavalliselle ruostumattomalle teräkselle. Lämmitin lakkaa toimimasta viikkojen kuluessa asennuksesta, eikä ulkona ole näkyviä vaurioita. Asennusreiässä on tahroja, hiiltä tai merkkejä sulavasta materiaalista lämmittimen ympärillä.
Yksi paljastavimmista merkeistä on, että vaihtolämmittimet epäonnistuvat samanaikaisesti. Jos sama vikakuvio toistuu, se johtuu melkein usein siitä, että sovelluksella on liian suuri tehotiheys, ei siitä, että lämmittimien erä on huono.
Tehon tiheyden muuttaminen ilman tehoa
Tehotiheyden alentaminen ei aina tarkoita kokonaistehon alentamista. Jos pidät tehon samana ja lisäät lämmitettyä pituutta, tehotiheys laskee. Lämmittimen halkaisijan kasvattaminen on toinen tapa saada lisää pinta-alaa samalla teholla. Lämmittimellä, jonka halkaisija on 12 mm, on noin 20 % suurempi pinta-ala kuin samanpituisella lämmittimellä, jonka halkaisija on 10 mm. Tämä tarkoittaa, että se voi käyttää enemmän wattia samalla tehotiheydellä.
Toinen tapa tehdä se on käyttää useita lyhyempiä lämmittimiä yhden pitkän sijasta. Tämä jakaa lämpökuorman laajemmalle alueelle. Tämä antaa myös varasuunnitelman: jos yksi lämmitin rikkoutuu, muut pitävät tilan lämpimänä, kunnes uusia tulee.
Väärä ajatus lämpötilan säätämisestä
Monet ihmiset ajattelevat, että hyvä lämpötilansäädin voi korvata liian suuren tehotiheyden kytkemällä lämmittimen päälle ja pois päältä useammin. Tämä ei auta. Ongelma ei ole keskimääräisessä tehossa, vaan välittömässä lämpötilassa vastusjohdossa käynnistysjakson aikana. Paikallinen ylikuumeneminen, joka tuhoaa eristyksen, voi tapahtua jopa lyhyillä-jaksoilla, joissa tehotiheys on liian suuri.
Oikea vastaus on asettaa oikea tehotiheys alusta alkaen. Kun lämmitin on asennettu, et voi alentaa sen tehotiheyttä muuttamatta itse lämmitintä.
Ohjeita erityisille sovelluksille
Jakotukin lämmittämiseen ruiskuvalua varten, jossa patruunan lämmitin on kokonaan koteloitu teräksellä, 6-7 W/cm² antaa nopean vasteen ja pitkä käyttöikä . 5 - 6 W/cm² on turvallisempi kuumakanavasuuttimille, jotka lämmittävät muovia suoraan . 5 W/cm² pidentää huomattavasti tiivistystankojen käyttöikää pakkauskoneissa, joissa lämmitinjaksot usein. Ympäristökammioissa tai laboratorioilmauuneissa on parasta pysyä alle 4 W/cm².
Pelkkä numeroiden muistaminen ei riitä, kun valitaan oikeaa tehotiheyttä patruunalämmittimelle. Sinun on myös tiedettävä, kuinka lämmitintä käytetään ainutlaatuisessa lämpöympäristössä. Jokaisella lämmittimen koon, sitä ympäröivän materiaalin, käyttölämpötilan ja käyttösuhteen yhdistelmällä on omat tarpeensa. Ammattimainen suunnitteluapu varmistaa, että määritetty tehotiheys toimii todellisessa maailmassa, ei vain paperilla.
