ПТФЕ урањајући грејач снаге 1,5 вати по квадратном центиметру у добро-мешаном воденом купатилу брзо ће се прегрејати и отказати ако се иста густина у ватима примени у густом уљу. Разлика није у грејачу, већ у способности течности да однесе топлоту. Разумевање зашто се то дешава је неопходно за сигурну и поуздану спецификацију грејача.
Улога течности у преносу топлоте
Максимална дозвољена излазна снага по јединици површине ПТФЕ грејача није фиксна вредност. Уместо тога, тхеограничење густине вата топлотна проводљивост флуида ПТФЕ грејачзависи директно од тога колико ефикасно околни медијум апсорбује и преноси топлоту од омотача.
Вода поседује релативно високу топлотну проводљивост од приближно 0,6 В/м·К и низак вискозитет, што промовише снажну природну конвекцију. Ова својства омогућавају брзо уклањање топлоте са површине грејача, омогућавајући густину у ватима до 1,5 В/цм² под типичним условима потапања.
Тешка уља, синтетичке течности за пренос топлоте и полимери се понашају другачије. Њихова топлотна проводљивост често пада у опсегу од 0,1-0,2 В/м·К. У комбинацији са високим вискозитетом, ове течности потискују природну конвекцију. Око ПТФЕ омотача формира се стагнирајући, изолациони гранични слој, који локално задржава топлоту.
Последица слабе топлотне проводљивости
Када гранични слој не може довољно брзо да однесе топлоту, температура на површини омотача нагло расте. Иако сам ПТФЕ има максималну континуирану радну температуру од приближно 110 степени, жица унутрашњег отпора ради много топлије у нормалним условима. Прекомерна густина вати доводи температуру жице ван безбедних граница, убрзавајући деградацију изолације и изазивајући превремени квар грејача.
У пракси, топлотна личност течности диктира плафон снаге грејача. Уобичајена грешка је димензионисање уљног грејача на основу основних правила -изведених из воде, под претпоставком да ће иста густина у ватима бити прихватљива.
Смернице за безбедну густину у ватима за течности ниске{0}}не проводљивости
За растворе{0}}на бази воде са адекватним мешањем, максимална густина у ватима од 1,5 В/цм² служи као стандардно мерило. Међутим, за мирна уља и многе растопљене полимере, граница драматично пада на приближно 0,5 В/цм².
Препоручени опсези смањења снаге
Уља и не{0}}мјешани полимери:максимална густина у ватима од 0,3-0,8 В/цм², у зависности од тачних својстава течности.
Вискозне или стагнирајуће течности:саветује се доњи крај опсега (0,3–0,5 В/цм²).
Више вредности (0,6–0,8 В/цм²):може се узети у обзир само када се уведе механичко мешање.
Улога механичке агитације
За вискозне течности, спољна агитација постаје критична. Присилна конвекција разбија изолациони гранични слој и побољшава пренос топлоте. Међутим, чак и уз узнемиреностограничење густине вата топлотна проводљивост флуида ПТФЕ грејачостаје нижа од оне за воду због инхерентног плафона топлотне проводљивости течности.
Зашто је важна унутрашња температура жице
ПТФЕ омотач штити жицу унутрашњег отпора од хемијског напада и електричног цурења. Међутим, ПТФЕ је топлотни изолатор у поређењу са металима. Топлота произведена у жици мора да пређе зид омотача, а затим да прође кроз гранични слој у расути флуид. Ако се гранични слој опире топлотном току, температура жице расте непропорционално.
ПТФЕ грејач који ради на 1,5 В/цм² у води може одржавати температуру жице знатно испод опасних нивоа. Исти грејач у уљу при истој густини у ватима може подићи температуру жице далеко изнад 200 степени, што доводи до брзе оксидације отпорне легуре и евентуалног квара-отвореног кола.
Практичне препоруке за избор грејача
Увек карактеришите топлотну проводљивост течности.Ако подаци нису доступни, препоручује се конзервативно смањење вредности.
За уља и полимере почните са 0,5 В/цм²као максимум. Смањите даље за високо вискозне или стагнирајуће услове.
Укључити механичко мешањекада је могуће побољшати пренос топлоте и дозволити нешто веће густине у ватима у опсегу од 0,6–0,8 В/цм².
Немојте претпостављати да се примењују ограничења густине у ватима{0}}на бази водена течности{0} ниске проводљивости. Та претпоставка је водећи узрок прераног квара грејача.
Закључак
Грејач и течност чине топлотно партнерство. Ниједан ПТФЕ грејач не може безбедно да ради изван капацитета-одвођења топлоте околног медијума. Препознавање како топлотна проводљивост ограничава конвективни пренос топлоте је први корак у постављању безбедне густине у ватима за ПТФЕ грејач. Избор густине у ватима која поштује способност преношења топлоте{4}}течности директно утиче на век трајања грејача, спречавајући прегревање, квар изолације и скупо време застоја. За течности са ниском{6}}проводљивошћу као што су уља и полимери, смањење снаге на 0,3–0,8 В/цм²-у комбинацији са мешањем где је могуће-осигурава поуздане дуготрајне{11}} перформансе.
