Όταν οι θερμοκρασίες παγώματος Σταματούν την εκκίνηση ενός θερμαντήρα
Ένα κομμάτι του εξοπλισμού βρίσκεται σε μια ψυχρή αποθήκευση στους -80 βαθμούς . Ο χειριστής ενεργοποιεί το σύστημα θέρμανσης, αλλά δεν συμβαίνει τίποτα. Ο θερμαντήρας φυσιγγίων απλώς αρνείται να ξεκινήσει. Αυτό το σενάριο εκτυλίσσεται πιο συχνά από ό,τι πολλοί αντιλαμβάνονται σε περιβάλλοντα εξαιρετικά χαμηλών θερμοκρασιών.
Οι τυπικοί θερμαντήρες φυσιγγίων έχουν σχεδιαστεί για συμβατικές συνθήκες λειτουργίας. Οι προδιαγραφές απόδοσης τους προϋποθέτουν ένα εύλογο εύρος θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Στους -100 βαθμούς, οι κανόνες αλλάζουν εντελώς. Η ηλεκτρική αντίσταση του καλωδίου θέρμανσης μετατοπίζεται, οι ιδιότητες μόνωσης υποβαθμίζονται και οι διαφορές θερμικής διαστολής μεταξύ των υλικών μπορεί να προκαλέσουν μηχανική βλάβη.
Το βασικό ζήτημα έγκειται στα χαρακτηριστικά εκκίνησης του θερμαντικού στοιχείου. Σε εξαιρετικά{1}}χαμηλές θερμοκρασίες, η αντίσταση του κράματος νικελίου-χρωμίου που χρησιμοποιείται στους περισσότερους θερμαντήρες φυσιγγίων πέφτει σημαντικά. Αυτό σημαίνει ότι ο θερμαντήρας τραβάει υψηλότερο ρεύμα από το αναμενόμενο όταν είναι ενεργοποιημένος, με πιθανή ενεργοποίηση των συσκευών προστασίας ή υπερθέρμανση των εσωτερικών εξαρτημάτων πριν ανέβει η θερμοκρασία του περιβλήματος. Εν τω μεταξύ, η μόνωση οξειδίου του μαγνησίου, η οποία κανονικά παρέχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική μόνωση, γίνεται λιγότερο αποτελεσματική σε κρυογονικές θερμοκρασίες. Η θερμική του αγωγιμότητα πέφτει κατά περίπου σαράντα τοις εκατό όταν ψύχεται από θερμοκρασία δωματίου σε θερμοκρασίες υγρού αζώτου.
Η επιλογή υλικού γίνεται κρίσιμη για εφαρμογές εξαιρετικά{0}}χαμηλών θερμοκρασιών. Τα τυπικά περιβλήματα από ανοξείδωτο χάλυβα μπορεί να γίνουν εύθραυστα. Τα καλώδια μολύβδου, που συχνά παραβλέπονται, παρουσιάζουν ένα από τα πιο κοινά σημεία αστοχίας. Η μόνωση PVC ραγίζει σε χαμηλές θερμοκρασίες, εκθέτοντας τους αγωγούς. Η μόνωση σιλικόνης ή τεφλόν παραμένει εύκαμπτη στο ακραίο κρύο και θα πρέπει να προσδιορίζεται για κάθε θερμαντήρα φυσιγγίων που αναμένεται να λειτουργεί κάτω από -40 βαθμούς.
Τα υλικά θήκης απαιτούν την ίδια προσοχή. Ενώ ο ανοξείδωτος χάλυβας 304 επαρκεί για πολλές εργασίες θέρμανσης σε χαμηλή-θερμοκρασία, η ολκιμότητα του μειώνεται σε κρυογονικές θερμοκρασίες. Οι θήκες Inconel 600, αν και πιο ακριβές, διατηρούν τη μηχανική ακεραιότητα στις ακραίες αλλαγές θερμοκρασίας. Αυτό γίνεται ιδιαίτερα σημαντικό σε εφαρμογές όπου ο θερμαντήρας φυσιγγίων κυμαίνεται μεταξύ -100 βαθμούς και υψηλές θερμοκρασίες για απόψυξη ή αναγέννηση.
Το σημείο τερματισμού όπου συνδέονται τα καλώδια με το σώμα του θερμαντήρα αξίζει ιδιαίτερης προσοχής. Η συμπύκνωση υγρασίας σχηματίζεται όταν ο θερμαντήρας εναλλάσσεται μεταξύ ψυχρών και θερμών συνθηκών. Αυτή η υγρασία μπορεί να παγώσει και να επεκταθεί, καταστρέφοντας τη σύνδεση ή δημιουργώντας ηλεκτρικές διαδρομές διαρροής. Οι ερμητικά σφραγισμένοι τερματισμοί αποτρέπουν αυτό το πρόβλημα και συνιστώνται ανεπιφύλακτα για κάθε θερμαντήρα φυσιγγίων που χρησιμοποιείται σε υγρά ψυχρά περιβάλλοντα.
Η επιλογή πυκνότητας Watt ακολουθεί διαφορετική λογική σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες από ότι σε θερμοκρασία δωματίου. Η συμβατική σοφία προτείνει χαμηλότερες πυκνότητες watt για κρυογονικές εφαρμογές για την πρόληψη της τοπικής υπερθέρμανσης. Ωστόσο, η τεράστια επίδραση ψύξης θερμότητας των κρυογονικών δομών σημαίνει ότι ο θερμαντήρας πρέπει να παρέχει επαρκή θερμική απόδοση για να υπερνικήσει τις απώλειες θερμότητας. Η εμπειρία δείχνει ότι οι πυκνότητες βατ 5 έως 7 βατ ανά τετραγωνικό εκατοστό συχνά λειτουργούν καλά για θερμαντήρες φυσιγγίων σε υπηρεσίες εξαιρετικά{6}χαμηλών θερμοκρασιών, εξισορροπώντας την παροχή θερμότητας έναντι του κινδύνου εμφάνισης καυτών σημείων.
Ένα πρακτικό στοιχείο που συχνά παραβλέπεται είναι η εφαρμογή της οπής. Σε θερμοκρασία δωματίου, ένα διάκενο από 0,05 έως 0,1 χιλιοστά μεταξύ του θερμαντήρα φυσιγγίων και της οπής του παρέχει βέλτιστη μεταφορά θερμότητας. Σε -100 μοίρες, η θερμική συστολή αλλάζει αυτές τις διαστάσεις. Η οπή συρρικνώνεται, δυνητικά συσφίγγοντας τον θερμαντήρα πολύ σφιχτά, ενώ ο ίδιος ο θερμαντήρας συστέλλεται με διαφορετικό ρυθμό. Οι τάσεις που προκύπτουν μπορεί να καταστρέψουν το περίβλημα ή να δημιουργήσουν ανομοιόμορφη επαφή που μειώνει την απόδοση μεταφοράς θερμότητας.
Η εμπειρία του πεδίου υποδηλώνει ότι οι θερμαντήρες φυσιγγίων που προδιαγράφονται για χρήση εξαιρετικά-χαμηλών θερμοκρασιών θα πρέπει να υποβάλλονται σε δοκιμή ψυχρής-εκκίνησης πριν από την ενεργοποίηση. Η αντίσταση μόνωσης πρέπει να είναι πάνω από 500 megohms και το ρεύμα διαρροής θα πρέπει να παραμένει κάτω από 0,5 milliamperes στην προβλεπόμενη θερμοκρασία λειτουργίας. Αυτές οι τιμές παρέχουν μια βάση για τη συνεχή παρακολούθηση συντήρησης.
Η απόφαση να χρησιμοποιήσετε έναν θερμαντήρα κασετών στους -100 βαθμούς δεν είναι απλώς θέμα επιλογής ενός προϊόντος υψηλότερης-βαθμολόγησης. Απαιτεί την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται κάθε στοιχείο-από το καλώδιο αντίστασης μέχρι τη μόνωση του ηλεκτροδίου κάτω από ακραίες συνθήκες. Ένας θερμαντήρας που λειτουργεί άψογα σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να αποτύχει μέσα σε λίγες ώρες σε κρυογονικές θερμοκρασίες. Οι κατάλληλες προδιαγραφές, με βάση τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας και όχι τις αξιολογήσεις καταλόγου, κάνουν τη διαφορά μεταξύ αξιόπιστης εξυπηρέτησης και απροσδόκητου χρόνου διακοπής λειτουργίας.
