एल्युमिना फिलर पीटीएफई विसर्जन हीटर थर्मल चालकता में कैसे सुधार करता है?

एक रासायनिक संयंत्र ने समान सेवा में दो 4 किलोवाट पीटीएफई विसर्जन हीटर की तुलना की। दोनों को समान वोल्टेज और वाट घनत्व के लिए रेट किया गया था। एक ने मानक मैग्नीशियम ऑक्साइड भराव का उपयोग किया। दूसरे ने एल्युमिना-संवर्धित भराव का उपयोग किया। एल्युमिना से भरा हीटर समान पावर आउटपुट पर 8-12 डिग्री कम शीथ तापमान के साथ चलता था, और इन्सुलेशन प्रतिरोध कम होने से पहले यह लगभग दोगुने समय तक चलता था। अंतर PTFE शीथ का नहीं था। यह वही था जो इसके अंदर था।

विसर्जन हीटर में आंतरिक भराव दो उद्देश्यों को पूरा करता है: यह धातु के आवरण से प्रतिरोध तत्व को विद्युत रूप से इन्सुलेट करता है, और यह तत्व से आवरण तक गर्मी का संचालन करता है। मैग्नीशियम ऑक्साइड दशकों से मानक भराव रहा है क्योंकि यह सस्ता है, इसमें अच्छी ढांकता हुआ शक्ति है, और उच्च तापमान को सहन करता है। लेकिन सघन रूप से संकुचित होने पर MgO की तापीय चालकता लगभग 30-40 W/m·K उच्चतम उपलब्ध नहीं होती है। एल्यूमिना उच्च चालकता प्रदान करता है, और इसे एमजीओ के साथ मिश्रित करने से विद्युत इन्सुलेशन का त्याग किए बिना गर्मी हस्तांतरण में सुधार होता है।

पीटीएफई हीटर के अंदर थर्मल पथ

प्रतिरोध तार द्वारा उत्पन्न गर्मी को प्रक्रिया द्रव तक पहुंचने से पहले तीन परतों को पार करना होगा: एमजीओ या एल्यूमिना भराव, आंतरिक तत्व का धातु आवरण, और पीटीएफई बाहरी आवरण। पीटीएफई दीवार सबसे बड़ा थर्मल अवरोधक है, लेकिन भराव एक मापने योग्य प्रतिरोध का योगदान देता है।

6 मिमी व्यास और 1.5 मिमी भराव वलय वाले एक विशिष्ट तत्व के लिए, MgO में 1.2 W/cm² पर तापमान में गिरावट लगभग 8-12 डिग्री है। पीटीएफई दीवार पर गिरावट 12-18 डिग्री है। संवहन सीमा परत के पार गिरावट 10-20 डिग्री है। कुल आवरण-से-बल्क गैप: 30-50 डिग्री।

MgO को एल्युमिना -संवर्धित फिलर से बदलने से फिलर योगदान 30-50% कम हो जाता है। कुल अंतर 3-6 डिग्री कम हो जाता है। यह कमी छोटी लग सकती है, लेकिन यह सीधे निम्न शीथ तापमान में तब्दील हो जाती है और कम शीथ तापमान का अर्थ है धीमी पारगम्यता, धीमी पैमाने पर जमाव और लंबे समय तक सेवा जीवन।

भराव तापीय चालकता और म्यान तापमान और सेवा जीवन पर इसका प्रभाव

क्यों एल्युमिना एमजीओ से बेहतर ऊष्मा का संचालन करता है?

एल्युमिना (Al₂O₃) की शुद्ध क्रिस्टलीय रूप में MgO के समान तापीय चालकता 30-35 W/m·K है। लेकिन हीटिंग तत्वों में उपयोग किया जाने वाला भराव एक एकल क्रिस्टल नहीं है, बल्कि एक कॉम्पैक्ट पाउडर है। प्रभावी तापीय चालकता कण आकार, पैकिंग घनत्व और कणों के बीच संपर्क पर निर्भर करती है।

एल्युमिना कण MgO कणों की तुलना में अधिक कठोर और अधिक कोणीय होते हैं। वे अधिक सघनता से पैक होते हैं और आसन्न कणों के बीच अधिक संपर्क बिंदु बनाते हैं। अधिक संपर्क बिंदुओं का मतलब है गर्मी के प्रवाह के लिए अधिक रास्ते। परिणाम स्वरूप संकुचित भराव में उच्च प्रभावी तापीय चालकता प्राप्त होती है।

एल्यूमिना में एमजीओ की तुलना में उच्च तापमान पर बेहतर ढांकता हुआ ताकत भी होती है। यह विद्युत क्षति के जोखिम के बिना भराव को अधिक सघनता से संकुचित करने की अनुमति देता है, जिससे तापीय चालकता में और सुधार होता है।

विसर्जन हीटर तत्वों के लिए भराव सामग्री गुणों की तुलना

शीथ तापमान और सेवा जीवन पर प्रभाव

शीथ तापमान में 5-10 डिग्री की कमी महत्वपूर्ण नहीं लग सकती है, लेकिन इसका सेवा जीवन पर असंगत प्रभाव पड़ता है। पारगम्यता और रासायनिक हमला तापीय रूप से सक्रिय होते हैं। आवरण तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री की कमी से पारगमन दर लगभग आधी हो जाती है। संचालन के महीनों में, वह कमी सेवा जीवन के पर्याप्त विस्तार में तब्दील हो जाती है।

पैमाने के जमाव पर प्रभाव समान है। स्केल गर्म सतहों पर अधिमानतः बनता है। 8 डिग्री कूलर चलाने वाला हीटर अधिक धीरे-धीरे स्केल जमा करता है, आवश्यक सफाई के बीच अंतराल बढ़ाता है और जमा के तहत गर्म स्थानों के गठन के जोखिम को कम करता है।

पारगमन, स्केलिंग और सेवा जीवन पर म्यान तापमान में कमी का प्रभाव

नमी प्रतिरोध और ढांकता हुआ स्थिरता

एल्युमिना-उन्नत फिलर्स मानक एमजीओ की तुलना में बेहतर नमी प्रतिरोध भी प्रदान करते हैं। एमजीओ हीड्रोस्कोपिक है -यह हवा से और पीटीएफई आवरण में प्रवेश करने वाले प्रक्रिया तरल पदार्थों से नमी को अवशोषित करता है। एल्यूमिना कम नमी को अवशोषित करता है और आर्द्र वातावरण में अपनी ढांकता हुआ शक्ति को बेहतर बनाए रखता है।

यह पीटीएफई हीटरों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहां शीथ प्रक्रिया तरल पदार्थ और भराव के बीच एकमात्र बाधा है। यदि नमी भराव तक पहुंचती है, तो इन्सुलेशन प्रतिरोध कम हो जाता है। एक भराव जो नमी अवशोषण का प्रतिरोध करता है वह लंबे समय तक उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध बनाए रखता है, जिससे ग्राउंड फॉल्ट ट्रिप होने से पहले का समय बढ़ जाता है।

जब एलुमिना-उन्नत फिलर्स लागत के लायक हों

एलुमिना-उन्नत फिलर्स हीटिंग तत्व की लागत में 10-20% जोड़ते हैं। लाभ{{4}लंबा सेवा जीवन और कम शीथ तापमान- उन मांग वाले अनुप्रयोगों में लागत को उचित ठहराता है जहां हीटर प्रतिस्थापन महंगा या विघटनकारी है।

हल्की सेवा में {{0}कम तापमान, कम चिपचिपाहट, साफ तरल पदार्थ-लाभ कम होता है और मानक एमजीओ भराव पर्याप्त हो सकता है। आक्रामक सेवा में {{3}उच्च तापमान, चिपचिपे तरल पदार्थ, स्केल{{4}रसायन बनाने वाले {{5}एल्यूमिना{6}उन्नत भराव मापने योग्य सुधार प्रदान करता है।

आवेदन द्वारा फिलर चयन अनुशंसाएँ

जब भराव का विकल्प पर्याप्त न हो

भराव तापीय पथ का एक घटक है। यहां तक ​​कि सबसे अच्छा फिलर भी पीटीएफई शीथ जो बहुत मोटा है, एक वाट घनत्व जो बहुत अधिक है, या एक प्रवाह स्थिति जो बहुत कम है, की भरपाई नहीं कर सकता है। भराव सुधार वृद्धिशील है-यह म्यान के तापमान को कुछ डिग्री तक कम करता है, दसियों डिग्री तक नहीं।

ऐसे अनुप्रयोगों में जहां शीथ तापमान सुरक्षित सीमा से काफी ऊपर है, समाधान वाट घनत्व को कम करना, प्रवाह में सुधार करना या सतह क्षेत्र को बढ़ाना है। भराव का चुनाव एक परिशोधन है, कोई समाधान नहीं।

एक कस्टम पीटीएफई विसर्जन हीटर कॉन्फ़िगरेशन कम वाट घनत्व, उच्च सतह क्षेत्र और कई मोर्चों पर शीथ तापमान को कम करने के लिए बेहतर प्रवाह पहुंच के साथ उन्नत फिलर्स को जोड़ता है। विनिर्देश प्रक्रिया के लिए स्नान रसायन विज्ञान, ऑपरेटिंग तापमान, प्रवाह की स्थिति और आवश्यक वाट क्षमता की आवश्यकता होती है। मांगलिक अनुप्रयोगों वाली सुविधाओं के लिए, यह संयोजन सबसे लंबी सेवा जीवन प्रदान करता है।