المنت های گرمایشی وکیوم برای کاربرد در خلاء
المنت های گرمایشی وکیوم برای کاربرد در خلاء صرفا در صنعت استفاده می شوند، به عنوان مثال در کارخانه های رنگ سازی برای قدرت زای نوری یا فتوولتائیک. آن ها بدون ایجاد آلودگی جوی تابش حرارتی ایجاد می کنند. این امر با طراحی ای که دارای اتصال محکم در خلاء (اتصالات سرپیچ/پیچ) است امکان پذیر می شود.
طراحی و انتخاب المنت های گرمایشی وکیوم برای عملکرد مناسب هر کوره خلاء بسیار مهم است و به عوامل متعددی بستگی دارد: حداکثر دمای کارکرد، بار توان؛ فشار جزئی و گازهای خاموش کننده و میزان عمر مفید. اکثریت قریب به اتفاق کوره های خلاء گرمایش الکتریکی دارند. به این ترتیب المنت های گرمایشی از آلیاژهای فلزی با درجه حرارت بالا مانند فولاد ضد زنگ، نیکل کروم، مولیبدن، تنگستن، تانتالوم یا از مواد غیر فلزی مانند گرافیت و کاربید سیلیکون ساخته می شوند.
فولاد ضد زنگ و آلیاژهای نیکل- کروم معمولا برای کاربردها در درجه حرارت پایین مانند لحیم کاری آلومینیوم و فشارهای جزئی بالاتر استفاده می شوند، در حالی که گرافیت، مولیبدن و تنگستن برای فرآوری ها در درجه حرارت بالاتر مانند سخت کنندگی، کوره پزی و لحیم کاری نیکل یا مس رایج تر است. از آنجا که المنت های گرمایشی وکیوم گرما را ایجاد کرده و آن را به بار توانی منتقل می کنند، اهمیت انتخاب آلیاژ مناسب برای ساخت آن در به حداکثر رساندن طول عمر، قابلیت اطمینان، کارایی و در نهایت نتایج فرآوری شده بسیار مهم است. تمام المنت های وکیوم با تستر هلیوم از نظر 100 درصد غیر قابل نشت بودن بررسی می شوند. انواع مختلف المنت های گرمایشی وکیوم و همچنین مزایا و محدودیت های آن ها در اینجا مورد بحث قرار گرفته است.
مبانی گرمایش مقاومتی المنت وکیوم
بیایید چند لحظه وقت بگذاریم تا مبانی گرمایشی مقاومتی و نحوه اثر گذاری آن بر طراحی و انتخاب المنت گرمایشی وکیوم برای کوره را مرور کنیم.
گرمایش الکتریکی اساسا تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی است.
بر اساس این اصل است که مواد به کار رفته در المنت در برابر جریان الکتریسیته مقاومت می کند و در این فرایند گرما تولید می کند. در سطح اتم، اختلاف ولتاژ بین انتهای یک رسانا (یعنی المنت گرمایشی وکیوم) یک میدان الکتریکی ایجاد می کند که الکترون ها را از طریق المنت گرمایشی در جهت میدان الکتریکی تسریع می کند که در نتیجه تولید انرژی جنبشی می کند.
الکترون ها در حالی که توسط پتانسیل الکتریکی ایجاد شده از طریق مواد رانده می شوند با اتم های تشکیل دهنده المنت گرمایشی وکیوم برخورد می کنند.
هر بار که یک الکترون به یک اتم برخورد می کند، مقداری از انرژی جنبشی خود را (به شکل گرما) به آن اتم منتقل می کند.
اثر تجمعی همه این برخوردها باعث می شود که الکتریسیته در فرایندی که به آن گرمایش ژول (یا مقاومتی) گفته می شود به گرما تبدیل شود.
با وجود اندازه کوچک آن ها تعداد الکترون هایی که از یک ماده در ثانیه عبور می کنند (با جریان یک 1 آمپر) میزان خیره کننده 6/25 * 10 به توان 18 است.
برای تصور اینکه این مقدار چقدر زیاد است باید گفت تعداد دانه های ماسه در تمام سواحل جهان تقریبا برابر 7/5 * 10 به توان 18 تخمین زده می شود.
نتیجه این حرکت جرمی الکترون ها تولید انرژی گرمایی مفید است.
یک فرمول وجود دارد که توان تولید شده از یک المنت گرمایشی وکیوم را محاسبه می کند (رابطه 1):
(1) P = I 2 x R
جایی که:
P = توان بر حسب وات
I = آمپر بر حسب جریان
R = مقاومت بر حسب اهم
توجه داشته باشید که توان تولیدی متناسب با مربع (جذر به توان 2) جریان است، بدین معنی که توان نسبت به تغییرات جریان حساس تر از مقاومت است.
بنابراین در یک ولتاژ ثابت، اثر تغییر جریان اثر تغییر متناظر در مقاومت را تحت تاثیر قرار می دهد.
در عمل، کاهش مقاومت باعث افزایش جریان می شود که به نوبه خود قدرت را با یک فاکتور بیشتر افزایش می دهد.
بنابراین در یک ولتاژ ثابت، اثر خالص کاهش مقاومت، افزایش مصرف برق و تولید گرما است.
طراحی المنت های گرمایشی وکیومی
طراحی اصلی المنت های گرمایشی وکیومی ما برای کاربردهای خلاء مشابه با طراحی هیتر های لوله ای ما است.
با این حال برعکس هیترها، این اتصالات برای متصل شدن به هم چسبانده شده یا جوش داده می شوند. اتصالات خلاء CF و KF به عنوان عناصر اتصال دهنده استفاده می شود.
گزینه دیگر استفاده از سر پیچ های مخصوص ساخته شده ای است که با حلقه های O شکل یا مربع شکل مهر و موم شده اند.
برای دستیابی به انتشار بهتر گرما، المنت های گرمایشی وکیومی را می توان بر روی صفحات قابل حامل نصب کرد.
اطلاعات نصب و کنترل دما المنت های گرمایشی وکیومی
فناوری کنترل دما برای المنت وکیوم ما جهت استفاده در خلاء به طور کلی توسط مشتری اضافه می شود. برای ساده نگه داشتن حداکثری این مرحله از نصب، صفحات لچکی که سنسور روی آن ها نصب می شود روی هیترهای لوله ای جوش داده می شوند یا چسب های مخصوص ترموکوپل ها به همراه هیتذ به مشتریان ارائه می شود.
