درک محدودیت‌های چگالی وات هنگام استفاده از بخاری‌های کارتریج با اتصالات در برنامه‌های کاربردی با کارایی بالا-

افرادی که شعله بخاری کارتریج را به رنگ قرمز روشن دیده‌اند و پس از چند ساعت خراب می‌شوند، می‌دانند که چگالی وات چقدر می‌تواند سخت باشد. مشخصات روی کاغذ خوب به نظر می رسید: ولتاژ، قدرت و اندازه همه نیازهای برنامه را برآورده می کردند. اما بخاری به سرعت خراب می شد و اغلب برنامه تولید را با خود می برد. قطعه گم شده پازل معمولاً چگالی وات است که مقدار گرما در هر فوت مربع سطح و نحوه عملکرد آن با تأسیساتی است که روی اتصالات قرار می گیرند.

چگالی وات تعداد وات در هر اینچ مربع از سطح غلاف بخاری است. بخاری های کارتریجی استاندارد دارای محدوده توان 20 تا 80 وات در هر اینچ مربع هستند، اگرچه برخی از طرح های تخصصی می توانند حتی بالاتر هم بروند. ایده اصلی این است که حداکثر چگالی وات مجاز تنها به میزان انتقال گرما بستگی دارد. یک بخاری در هوای آزاد دارای محدودیت‌های کاملاً متفاوتی نسبت به بخاری است که در یک سوراخ فولادی-به خوبی نصب می‌شود.

اتصالات نحوه عملکرد چگالی وات را با تغییر نحوه حرکت گرما تغییر می دهند. فلنج رزوه‌دار یا نصب بر روی بخاری کارتریجی فضایی را در امتداد غلاف اشغال می‌کند که به انتقال گرما به توده اصلی گرم شده کمک نمی‌کند. خود اتصالات مقداری گرما را از خود عبور می دهد، اما هدف اصلی آن تأثیرگذاری بر نحوه جریان گرما با عمل به عنوان یک مرز حرارتی است. مهندسان هنگام تعیین چگالی وات موثر در ناحیه گرمایش فعال باید این را در نظر داشته باشند.

کاربردهایی با چگالی وات بالا، یا بیش از 50 وات در اینچ مربع، نیاز به تحمل سوراخ بسیار دقیق و تماس با سطح خوب دارند. جریان گرما در این سطوح برای هر سوراخ در هوا یا نقاط ناهموار روی سطح بیش از حد است. هنگامی که دمای غلاف از سطح ایمن برای عنصر مقاومت یا عایق اکسید منیزیم بالاتر می رود، نقاط داغ در برخی مناطق ایجاد می شود. این تراکم‌ها برای نصب‌های استانداردی که حفره‌های بازشده با تحمل + 0.001 اینچ دارند، مناسب هستند. سوراخ‌های شل یا ناهموار زمانی که تحت فشار گرمایی زیادی قرار می‌گیرند، به سرعت شکسته می‌شوند.

کاربردهای غوطه وری مایع با اتصالات ممکن است تراکم وات بیشتری نسبت به گرمایش با هوا یا گاز داشته باشند. از آنجایی که مایعات ضریب انتقال حرارت بهتری نسبت به گازها دارند، می توانند قدرت بیشتری را تحمل کنند. مخلوط آب و آب-گلیکول می تواند 50 تا 80 وات در هر اینچ مربع را به طور منظم تحمل کند. بسته به ویسکوزیته و سرعت جریان، گرمایش روغن معمولاً فقط تا 30 تا 50 وات در هر اینچ مربع کار می کند. کاربردهای راکد هوا یا گاز معمولاً فقط 20 وات در هر اینچ مربع یا کمتر اجازه می دهد.

موادی که برای تناسب با قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرند، بر نحوه تحمل گرما در تراکم وات بالا تأثیر می‌گذارد. اتصالات برنجی گرمای بیشتری را نسبت به اتصالات فولادی ضد زنگ از محل اتصال غلاف می‌کشند زیرا برنج حرارت را حدود 60 برابر بهتر هدایت می‌کند. این می تواند به خنک نگه داشتن نواحی آب بندی کمک کند، اما همچنین می تواند شیب های حرارتی ایجاد کند که بار بر روی بخاری وارد می کند. اتصالات ضد زنگ گرما را به خوبی هدایت نمی کنند، بنابراین ناحیه گرم شده را جدا از بقیه قسمت نگه می دارند، اما اجازه می دهند ناحیه اطراف اتصال گرمتر شود.

هنگام کار در نزدیکی محدودیت های چگالی وات، خنک کردن انتهای سرب بسیار مهم است. گرما از طریق غلاف از منطقه داغ به کنتاکت های الکتریکی منتقل می شود. اگر طول گرم نشده یا عایق حرارتی کافی وجود نداشته باشد، این رسانش دمای آب بند و سیم را بالاتر از حد مطمئن می کند. برای استفاده در دمای بالا، باید حداقل یک اینچ از طول گرم نشده بین منطقه گرمایش و هر اتصال یا مهر و موم وجود داشته باشد.

غلاف یا طرح‌های دوشاخه‌شده با بهبود انتقال گرما در داخل، ثابت ماندن چگالی وات را آسان‌تر می‌کند. عایق اکسید منیزیم که در اطراف سیم پیچ مقاومتی بسته بندی شده است، گرما را به طور موثرتری نسبت به نسخه های شل- به غلاف منتقل می کند. این کارآیی داخلی همچنین در زمانی که انتقال گرما از بیرون سخت است، مانند زمانی که از هوور استفاده می‌کنید یا زمانی که سوراخ سوراخ مناسب نیست، مهم است.

چرخه حرارتی محدودیت های چگالی وات را بدتر می کند. عنصر مقاومت و غلاف هر دو تنش حرارتی را با هر چرخه گرمایش و سرمایش تجربه می کنند. عایق اکسید منیزیم در صورت وجود چگالی وات بالا سریعتر از بین می رود. هنگامی که دما به بالای 1800 درجه فارنهایت می رسد، به آرامی تبلور مجدد می یابد و قدرت دی الکتریک خود را از دست می دهد. در مقایسه با عملکرد{5}حالت ثابت، برنامه‌هایی که چرخه می‌کنند اغلب به کاهش چگالی وات محتاطانه‌تری نیاز دارند.

نصب بخاری های نصب شده در قالب های تزریق پلاستیک نمونه خوبی از این ایده ها در عمل است. اتصالات بخاری را دقیقاً در جایی که باید در حفره قالب باشد قرار می دهد و قسمت گرم شده گرما را به پلاستیک می فرستد. در این حالت، چگالی وات 40 تا 50 وات بر اینچ مربع معمول است، به این معنی که سوراخ ها باید بسیار سفت باشند و تماس حرارتی باید خوب باشد. وقتی دمای قالب به بالای 300 درجه فارنهایت می‌رود، چگالی‌ها را بیشتر محدود می‌کند، زیرا اختلاف دمای بین بخاری و قالب کاهش می‌یابد که جریان گرما را کند می‌کند.

طرح های وات توزیع شده برای موقعیت هایی که به چگالی وات بالا نیاز دارند اما به انتقال حرارت زیادی نیاز ندارند، انتخاب خوبی هستند. این بخاری ها گام سیم پیچ را در طول خود تغییر می دهند و قدرت را در جایی که به گرما بیشتر نیاز است متمرکز می کنند و آن را در بخش های اتصال یا آب بندی پایین می آورند. توزیع ناهموار برق ظرفیت گرمایش کلی را حفظ می کند و در عین حال از گرمای بیش از حد موضعی جلوگیری می کند.

برای بررسی محاسبات چگالی وات، باید دمای واقعی غلاف را به جای اینکه فرض کنید با دمای فرآیند یکسان است، اندازه گیری کنید. ترموکوپل ها در قسمت بیرونی غلاف نشان می دهند که آیا حاشیه های ایمنی وجود دارد. ترموگرافی مادون قرمز روش‌های غیر تماسی را برای تجسم توزیع دما و مشخص کردن مناطق داغ که نشان‌دهنده چگالی وات بالا یا تماس ناکافی است، ارائه می‌کند.

هنگام مشخص کردن بخاری‌های کارتریجی با اتصالات برای کاربردهای{0} با کارایی بالا، ارائه اطلاعات کامل حرارتی به طراحی مناسب کمک می‌کند. محدودیت‌های چگالی وات تحت تأثیر دمای فرآیند، زمان گرم شدن، کیفیت حرارتی مواد و گزینه‌های خنک‌کننده قرار می‌گیرد. طرح های محافظه کارانه ای که در محدوده های شناخته شده باقی می مانند، بهتر از طرح های تهاجمی که محدودیت ها را بدون حاشیه ایمنی کافی پشت سر می گذارند، کار می کنند.

چگالی وات بیش از حد می تواند باعث فرسودگی سریع بخاری ها، نامنظم شدن دمای فرآیند و خطرات ایمنی شود. هنگامی که این محدودیت ها را می دانید و نصب هایی را انجام می دهید که از آنها پیروی می کنند، بخاری های کارتریج از نیاز به تعویض اغلب به قطعات قابل اعتماد و ماندگار- تبدیل می شوند.