Termiskās izplešanās pārvaldība 10 000 mm kārtridžu sildītājos — praktiska rokasgrāmata

Sildot metāla cauruli no istabas temperatūras līdz 600 grādiem, tā kļūst lielāka. Šis pieaugums var būt ievērojams 10 000 mm garam kasetņu sildītājam. Ja neņemat vērā termisko izplešanos, jūsu apvalki sasprādzīsies, saķersies, saplīsīs un tiks sabojāti montāžas caurumi. Zinot, kā tikt galā ar šo izaugsmi, dažas iekārtas darbojas, bet citas neizdodas par augstām izmaksām.

Ir viegli veikt matemātiku. Nerūsējošā tērauda un oglekļa tērauda termiskās izplešanās koeficients ir aptuveni 12 līdz 17 × 10⁻⁶ uz grādu. 10000 mm garš sildītājs uzsilst no 20 grādiem līdz 600 grādiem, kas nozīmē lēcienu par 580 grādiem. Lai atrastu paredzamo izplešanos, reiziniet garumu ar koeficientu un temperatūras izmaiņām. Izaugsme ir aptuveni 87 mm jeb gandrīz 3,5 collas, ja izmantojat 15 × 10⁻⁶. Tā ir liela garuma atšķirība sīkrīkam, kas cieši iederas caurumā.

Kas notiek ar 87 mm augumu? Ja sildītājs ir pilnībā ierobežots abos galos, tas uzkrāj iekšēju spriedzi. Apvalks varētu kļūt lielāks vidū. Jūs varat sasmalcināt magnija oksīda izolatoru un iekšējās pretestības vadu. Sildītājs var iestiepties aklā cauruma slēgtajā galā, kas var salauzt apvalku vai sabojāt virsmu, kur tas ir uzstādīts. No otras puses, ja sildītājs var brīvi kustēties, tas var mainīt savu pozīciju, kas var aizvilkt svina vadus vai mainīt apsildāmās zonas izvietojumu.

Ir vairāki labi veidi, kā rīkoties ar šo izaugsmi. Lielākā daļa cilvēku veido montāžas atveri, kas ir nedaudz garāka par sildītāja auksto garumu. Parastajiem sildītājiem cauruma dziļumam parasti jābūt par 5 līdz 10 mm dziļākam par sildītāja garumu. Tomēr 10 000 mm sildītājiem, kas darbojas augstā temperatūrā, 15 līdz 20 mm atstarpe slēgtajā galā ļauj sildītājam izplesties bez iestrēgšanas. Šis attālums ļauj sildītājam izstiepties tukšā vietā, nevis spiest pret cauruma apakšu.

Vēl viena metode ir izmantot bīdāmos balstus. Uzstādot īpaši-garus sildītājus horizontāli, stiprinājumam jāļauj sildītājam brīvi slīdēt caurumā, kad tas kļūst lielāks. Tam vajadzīgas gludas caurumu virsmas un, iespējams, augstas-temperatūras smērvielas vai pret-saķeres piedevas. Smērvielas, kuru pamatā ir grafīts{6}}, labi darbojas temperatūrā līdz 500 grādiem, savukārt molibdēna disulfīda preparāti var izturēt pat augstāku temperatūru.

Izaicinājums ar izaugsmi ir atšķirīgs vertikālām instalācijām. Ja novietosiet vertikālu 10000 mm sildītāju no augšas, tas pieaugs uz leju. Ja jūs to uzstādīsit no apakšas, tas izaugs. Galam, kas ir brīvs, jāspēj pārvietoties bez problēmām. Ja sildītājs atrodas aklā caurumā no augšas, cauruma apakšai jābūt brīvai. Augšējais klīrenss ir svarīgs, ja sildītājs ieiet no apakšas. Iespējams, sildītāja svars jau spiež uz leju, tāpēc jums ir jāatvēl papildu telpa.

Pieredze rāda, ka stiprinājuma kronšteini un skavas nekad nedrīkst stingri noturēt garas kasetnes sildītāja abus galus. Vienam galam vienmēr jābūt iespējai kustēties aksiāli. Pat skavas, kas izskatās tā, ka tās var saliekties, var kļūt stīvas pēc termiskās cikla oksidēšanās vai netīrumu dēļ. Jums ir nepieciešama brīvība, ko varat iegūt, izmantojot rievotus montāžas caurumus vai peldošos kronšteinus.

Tas, kā 10 000 mm vienas galvas sildītājs ir uzbūvēts iekšpusē, ietekmē arī tā izplešanos. Sildītāji, kuriem ir vairāku-sekciju pretestības vads, parasti labāk panes izplešanos nekā tie, kuriem ir viens nepārtraukts vads. Gabali var nedaudz pārvietoties viens pret otru, kas samazina kopējo stresu. Arī aukstās tapas pagarinājumiem gala beigās jābūt pietiekami gariem, lai iekšējie savienojumi būtu prom no siltākās zonas.

Cilvēki bieži domā, ka, ja sildītājs labi strādāja pie 200 mm, tas tikpat labi darbosies arī pie 10 000 mm. Nē, tā nav. Kumulatīvais izplešanās spiediens palielinās tieši proporcionāli garumam. Saskaņā ar lauka ziņojumiem daudzas īpaši garu sildītāju priekšlaicīgas kļūmes ir tieši saistītas ar to, ka tiem nav pietiekami daudz vietas izaugsmei.

Pirms jebkura 10 000 mm kārtridžu sildītāja uzstādīšanas inženieriem ir jāveic vienkāršs paredzamās termiskās izaugsmes aprēķins. Pievienojiet 20% drošības buferim. Pārliecinieties, vai montāžas cauruma dziļums ir vismaz tik daudz dziļāks par sildītāja auksto garumu. Ja nevarat izveidot caurumu dziļāku, padomājiet par īsāka sildītāja izmantošanu ar garāku neapsildāmu laukumu vai pārveidojiet instalāciju tā, lai aukstā laikā sildītājs nedaudz izlīstu no cauruma.

Dažādiem lietu montāžas veidiem un dažādiem temperatūras profiliem ir nepieciešami dažādi veidi, kā pārvaldīt izplešanos. Profesionālā sistēmas projektēšanā tiek ņemta vērā katra pielietojuma konkrētā ģeometrija, darbības cikls un materiālu ierobežojumi.