Medžiaga svarbi – kodėl apvalkalo lydiniai pagerina arba sulaužo kriogeninės kasetės šildytuvo našumą
Šildymo pramonėje paplitusi klaidinga nuomonė, kad kasetinis šildytuvas yra kasetinis šildytuvas. Vienas atrodo kaip kitas, o jei galia ir įtampa sutampa, programa turėtų veikti. Ši prielaida įspūdingai žlunga, kai darbo aplinkoje naudojamas skystas azotas ar kiti kriogeniniai skysčiai. Kasetinio šildytuvo medžiagų pasirinkimas lemia ne tik jo tarnavimo laiką, bet ir tai, ar jis išgyvens pirmą kartą įjungus šildytuvą.
Apvalkalas yra pirmoji gynybos linija, kuriai tenka didžiausia šiluminės bausmės našta kriogeninėje tarnyboje. Standartinis 304 nerūdijantis plienas, kuris puikiai tarnauja daugybėje pramoninio šildymo sistemų, tampa įsipareigojimu esant skysto azoto temperatūrai. 304 nerūdijančio plieno plastiška-į-trapus pereinamojo laikotarpio temperatūra yra gerokai aukštesnė nei minus 196 laipsniai Celsijaus. Kai šildytuvas su 304 apvalkalu paleidžiamas nuo kriogeninio šalčio, greitai kylant temperatūrai susidaro šiluminio plėtimosi įtempiai, kurių dabar-trapi medžiaga negali atlaikyti. Susidaro įtrūkimai. Apvalkalas sugenda. Šildytuvas baigtas.
Specializuoti lydiniai daro viską. Inconel 625, nikelio-chromo-molibdeno superlydinys, išlaiko savo lankstumą ir stiprumą nuo kriogeninės temperatūros iki 980 laipsnių Celsijaus. Jo atsparumas nuovargiui išlieka puikus net esant skysto azoto temperatūrai. Nikelio kiekis užtikrina atsparumą chlorido įtempių korozijos įtrūkimams, chromas padidina atsparumą oksidacijai, o molibdenas apsaugo nuo duobių ir plyšių korozijos. Dėl šių savybių „Inconel 625“ ypač gerai-tinka tais atvejais, kai šildytuvas nuolat veikia tarp kriogeninės ir aukštesnės temperatūros.
Inconel 600 yra dar vienas lydinys, dažnai naudojamas kriogeninių kasečių šildytuvų apvalkalams. Jis pasižymi panašiu lankstumu ir atsparumu korozijai žemoje-temperatūrose, tačiau jo veikimo charakteristikos yra šiek tiek skirtingos visame temperatūros diapazone. Pasirinkimas tarp Inconel 600 ir 625 paprastai priklauso nuo konkrečios cheminės aplinkos ir maksimalios temperatūros, kurią šildytuvas pasieks veikimo metu.
Vidinės izoliacinės medžiagos nusipelno tiek pat dėmesio. Magnio oksido milteliai, sutankinti iki didelio tankio, užtikrina elektros izoliaciją ir šilumos laidumą, nuo kurio priklauso kasetiniai šildytuvai. Tačiau ne visi magnio oksidai yra vienodi. Kriogeniniam aptarnavimui grynumas ir tankinimo tankis tampa kritiniais veiksniais. Didelio -tankio tankinimo metodai, kurių tankis didesnis nei 3,2 gramo kubiniame centimetre, yra būtini norint išlaikyti konstrukcijos vientisumą ekstremaliose temperatūrose. Esant mažesniam tankinimo tankiui, lieka tuštumų, kurios gali sulaikyti drėgmę, kuri užšąla ir plečiasi kriogeninėje temperatūroje, sulaužydama izoliaciją iš vidaus.
Svarbus ir magnio oksido tipas. Skirtingiems temperatūrų diapazonams suformuluotos skirtingos klasės. Žemos-temperatūrinės magnio oksido, vidutinės-temperatūrinės klasės ir aukštos-temperatūros preparatai turi savo vietą. Naudojant kriogeninius įrenginius, kuriuose bus matomi dideli temperatūros svyravimai, izoliacija turi išlaikyti savo dielektrinį stiprumą ir šilumos laidumą visame veikimo diapazone. Standartinis magnio oksidas, puikiai veikiantis kambario temperatūroje, kriogeninėje temperatūroje gali patirti subtilius kristalinius pokyčius, kurie kenkia jo izoliacinėms savybėms.
Sandarinimo technologija yra dar viena sritis, kurioje medžiagų pasirinkimas yra labai svarbus. Standartiniai šildytuvai su paprastais sandarikliais leidžia laipsniškai prasiskverbti į drėgmę, o tai sukelia nenuspėjamą kriogeninio aptarnavimo gedimą. Hermetiškas sandarinimas naudojant stiklo{2}}į-metalines arba keramikines konstrukcijas, kartu su vidiniais drėgmės surinkėjais, palaiko sausą vidinę aplinką, kuri yra būtina patikimumui. Kai kurie aukščiausios kokybės gamintojai naudoja keraminius -metalinius-jungiklius arba specializuotus epoksidinius junginius, specialiai sukurtus kriogeniniam darbui.
Pats varžos laidas turi būti parinktas atsižvelgiant į kriogeninį veikimą. Nors nikelis-chromas 80/20 yra pramonės standartas, jo atsparumas labai sumažėja esant žemai temperatūrai. Tai reiškia, kad šildytuvas naudos daugiau srovės ir pagamins daugiau energijos šalto užvedimo metu, nei būtų naudojamas kambario temperatūroje. Laidas turi būti tokio dydžio ir įvertintas, kad atlaikytų šias trumpalaikes perkrovas be perkaitimo ar pablogėjimo. Kai kuriose specializuotose konstrukcijose naudojami skirtingi atsparumo lydiniai, kurių temperatūros koeficientai yra stabilesni kriogeniniame diapazone.
Remiantis lauko stebėjimais farmacijos ir kosmoso gamybos sektoriuose, kriogeninių kasečių šildytuvų gedimai paprastai kyla dėl esminių nesusipratimų apie tai, kaip didelis šaltis pakeičia medžiagų savybes. Kambario temperatūroje puikiai veikiantis kasetinis šildytuvas gali katastrofiškai sugesti per kelias dienas esant minus 180 laipsnių temperatūrai, o apvalkalo įtrūkimai atsiranda beveik iš karto po maitinimo. Sprendimas – nurodyti medžiagas, kurios yra įrodytos visam šildytuvo temperatūros diapazonui, o ne tik pastoviai -darbinei temperatūrai. Tai reiškia, kad reikia atsižvelgti į lydinio lankstumą žemiausioje temperatūroje, izoliacijos stabilumą per visą terminį ciklą, sandariklio gebėjimą pašalinti drėgmę ir varžos laido elgesį šalto paleidimo sąlygomis.
