چگالی توان در خلاء - ضریب کاهش بحرانی

بخاری کارتریجی با چگالی توان 10 W/cm² ممکن است در هوا به خوبی کار کند. هوای اطراف غلاف گرما را از آن دور می کند و دما را در محدوده ایمن نگه می دارد. همان بخاری کارتریجی را در خلاء قرار دهید و همه چیز تغییر زیادی می کند. دمای غلاف زمانی که همرفتی وجود ندارد بالا می رود. همان چگالی توانی که در هوا ایمن بود اکنون نسخه ای برای شکست سریع است.

مهم ترین چیزی که در طراحی بخاری های کارتریج خلاء باید به آن فکر کنید این است که چگالی توان باید کاهش یابد زیرا خنک کننده همرفتی وجود ندارد. این که چقدر کاهش می یابد بستگی به دما، سطح خلاء و نحوه عملکرد کانال های انتقال حرارت تابشی و رسانا دارد.

مقدار زیادی گرما از یک بخاری کارتریجی که در یک بلوک فلزی بزرگ با تماس حرارتی خوب تعبیه شده است از بلوک عبور می کند. در این شرایط از دست دادن همرفت بیشتر قسمت هایی را تحت تاثیر قرار می دهد که با انتهای ترمینال و غلاف تماس مستقیم ندارند. درجه بندی که باید انجام شود کوچک است، شاید 20 تا 30 درصد کمتر از هوا.

در مورد بخاری کارتریجی که به فضای خالی تابش می کند، مانند المنت گرمایش کوره خلاء، وضعیت بسیار متفاوت است. تشعشع باید تمام گرما را حمل کند و از چهارمین رابطه قدرت با دما پیروی می کند. دمای غلاف باید خیلی بالا برود تا وات خاصی را تابش کند. بخاری کارتریجی با چگالی توان 5 W/cm² در کوره خلاء ممکن است در دمای غلاف 200 درجه بالاتر از بخاری مشابه در هوا کار کند.

بر اساس آنچه من دیده ام، یک چگالی توان ایمن برای بخاری های کارتریج خلاء در سرویس تابشی بین 3 تا 5 وات بر سانتی متر مربع است، بسته به دمایی که می خواهند به آن برسند. برای بخاری های کاشته شده که به خوبی هدایت می شوند، 5 تا 7 وات بر سانتی متر مربع ممکن است خوب باشد. مهمترین چیز این است که دمای مورد انتظار غلاف را در خلاء محاسبه یا شبیه سازی کنیم، نه اینکه به مقادیر جوی وابسته باشیم.

تأثیرات روی طراحی قابل توجه است. بخاری کارتریجی باید سطح بالاتری داشته باشد تا بتواند وات مورد نیاز را با چگالی توان کمتری به دست آورد. این بدان معناست که به جای یک واحد با تراکم بالا، بخاری‌های طولانی‌تر، قطرهای بیشتر یا بیش از یک بخاری وجود خواهد داشت. پاکت فیزیکی تجهیزات باید بتواند این قطعات بزرگتر را در خود جای دهد.

در خلاء، اندازه گیری و کنترل دما از اهمیت بیشتری برخوردار است. فرار حرارتی در صورت عدم وجود همرفت یک خطر بزرگ است. بخاری کارتریجی که بیش از حد داغ می‌شود می‌تواند گرمای بیشتری را منتشر کند، که باعث می‌شود در یک حلقه بازخورد مثبت حتی داغ‌تر شود. برای اینکه همه چیز به خوبی اجرا شود، به سنجش دقیق (معمولاً با ترموکوپل های داخلی-) و کنترل پاسخگو نیاز دارید.

نکته دیگری که باید به آن فکر کنید، تفاوت دما در طول بخاری کارتریج است. در خلاء، انتهای پایانه ای که گرم نمی شود می تواند بسیار خنک تر از قسمتی باشد که گرم می شود. این گرادیان به مواد فشار وارد می کند و می تواند منجر به شکست آنها در انتقال شود. مردم طرح هایی را دوست دارند که دارای تغییرات ملایم و ویژگی هایی هستند که به کاهش استرس کمک می کنند.

به طور خلاصه، چگالی توان برای بخاری های کارتریج خلاء فقط عددی نیست که در کاتالوگ پیدا کنید. این آماری است که بر اساس شرایط انتقال حرارت برنامه کار شده است. کاهش سرعت جابجایی، در نظر گرفتن انتقال تشعشع، و اطمینان از وجود سطح کافی، همه جنبه‌های مهم در ساخت یک طرح کارآمد هستند. تجزیه و تحلیل حرارتی حرفه ای اطمینان حاصل می کند که چگالی توان در بهترین سطح برای عملکرد و عمر طولانی در یک محیط خلاء تنظیم شده است.