To'g'ri burg'ulangan, toza teshikka o'rnatilgan va termal yog 'bilan o'ralgan kartrijli isitgich issiqlikni samarali ravishda uzatadi. Vaqt o'tishi bilan, yog 'quriydi yoki teshik oksidlanadi, kichik izolyatsion havo bo'shlig'i hosil bo'ladi. Ushbu mikroskopik bo'shliq tizimdagi asosiy termal darboğazga aylanadi. Kartrij isitgichi va plastinka teshigi o'rtasidagi interfeys ko'pincha e'tibordan chetda qoladi, lekin uning termal qarshiligi elektr quvvati maqsadli materialda foydalanish mumkin bo'lgan issiqlikka qanchalik samarali aylantirilishini-va isitgichning o'zi qancha vaqt yashashini aniqlaydi.
Isitgich{0}}teshik interfeysidagi issiqlik qarshiligini tushunish
Issiqlik qarshiligi issiqlikning bir nuqtadan ikkinchisiga o'tishi qanchalik qiyinligini ko'rsatadigan o'lchovdir. Kartrijli isitish moslamasida issiqlik ichki qarshilik simidan, isitgich niqobi ostida, interfeys bo'shlig'idan (havo, yog 'yoki oksid bilan to'ldirilgan) va plastinka materialiga o'tishi kerak. Eng katta impedans ko'pincha qattiq metall qismlarda emas, balki isitgichning tashqi diametri va teshikning ichki diametri o'rtasidagi mikroskopik havo bo'shlig'ida sodir bo'ladi.
Havoning issiqlik o'tkazuvchanligi taxminan 0,03 Vt / m · K. Taqqoslash uchun, alyuminiy (odatiy plastinka materiali) issiqlikni taxminan 200 Vt/m·K-taxminan 7000 marta yaxshi o'tkazadi. Chelik (taxminan 45 Vt / m · K) hali ham havodan 1500 marta yaxshiroq o'tkazadi. Hatto atigi 0,1 mm (qog'oz varag'ining qalinligi) havo bo'shlig'i ham sezilarli termal to'siqni keltirib chiqaradi. Issiqlik oqimi bu bo'shliqni radiatsiya va gaz orqali o'tkazish orqali kesib o'tishi kerak, bu juda samarasiz.
Amalda, interfeys issiqlikning ko'rinmas o'g'ridir. Noto'g'ri o'rnatilgan kartrijli isitgich ishlab chiqarish toleranslari, teshiklarning ifloslanishi yoki termal kengayishning mos kelmasligi tufayli 0,05-0,2 mm samarali havo bo'shlig'iga ega bo'lishi mumkin. Bu bo'shliq kerakli issiqlik oqimini haydash uchun isitgich qobig'ini plastinaga qaraganda ancha yuqori haroratda ishlashga majbur qiladi. Furyening o'tkazuvchanlik qonuniga ko'ra, bo'shliq bo'ylab haroratning pasayishi plomba moddasining issiqlik o'tkazuvchanligiga bo'lingan bo'shliq qalinligiga proportsionaldir. 10 Vt/sm² issiqlik oqimida 0,1 mm havo bo'shlig'i isitgichning qobig'i va teshik devori o'rtasida 30-50 daraja harorat farqini yaratishi mumkin.
Issiqlik qarshiligining ortishi samaradorlik va isitgichning ishlash muddatiga qanday ta'sir qiladi
Maqsadli kalit so'ztermal qarshilik kartrijli isitgich teshik interfeysi samaradorligito'g'ridan-to'g'ri ikkita asosiy oqibatlarga bog'liq: behuda energiya va isitish moslamasining muddatidan oldin ishdan chiqishi.
Energiya chiqindilari
Havo bo'shlig'i mavjud bo'lganda, isitgich bir xil miqdordagi issiqlikni plastinka ichiga surish uchun issiqroq ishlashi kerak. G'ilofning yuqori harorati isitgichning ochiq uchlari (teshik tashqarisidagi qismlar) va elektr simlari orqali radiatsiya va konveksiya orqali issiqlik yo'qotilishini oshiradi. Bu yo'qotishlar mutlaq haroratning to'rtinchi darajasiga (Stefan-Boltzman qonuni) va chiziqli harorat farqiga proportsionaldir. Zaif interfeys termal qarshiligi tufayli 50 daraja yuqori qobiq harorati bilan ishlaydigan kartrijli isitgich isitilmaydigan va terminal zonalaridan 10-20% ko'proq energiya yo'qotishi mumkin.
Bundan tashqari, plastinka ichidagi harorat gradienti kamroq bir xil bo'ladi. Issiq nuqtalar isitgich markazi yaqinida paydo bo'ladi, plastinkaning uzoq joylari esa sovuqroq bo'lib qoladi. Boshqarish tizimi ko'proq quvvat yoki uzoqroq ish davrlarini qo'llash orqali javob beradi, jarayonni isitishni yaxshilamasdan energiya sarfini yanada oshiradi.
Isitgichning tezlashtirilgan degradatsiyasi
Nikel{1}}xromga chidamli sim- atrofida o'ralgan-magniy oksidi (MgO) kartrijli isitgichning ichki konstruktsiyasi maksimal doimiy ish haroratiga ega. Standart kartrijli isitgichlar uchun bu odatda g'ilofda 650-750 daraja. Interfeysning termal qarshiligi yuqori bo'lsa, ichki simning harorati kompensatsiya qilish uchun yanada yuqori ko'tarilishi kerak. MgO izolyatsiyasi harorat bilan eksponent ravishda yomonlashadi. Ichki haroratning 50 gradusga oshishi isitgichning ishlash muddatini 50% yoki undan ko'proq qisqartirishi mumkin, chunki izolyatsiya o'tkazuvchan bo'ladi yoki sim tezroq oksidlanadi.
Bunga qo'shimcha ravishda, isitgich va plastinka o'rtasidagi differensial termal kengayish, isitgichning issiqroq ishlashi bilan yomonlashadi. Isitgich atrofdagi metalldan ko'ra ko'proq kengayib, vaqt o'tishi bilan havo bo'shlig'ini oshirishi mumkin-musbat qayta aloqa davri. Isitgichning ko'pgina nosozliklari trubaning yomon o'rnatilishi yoki quritilmagan{3}}termik yog'ning hech qachon yangilanmaganligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.
Interfeysning termal qarshiligini o'lchash va miqdorini aniqlash
Interfeysning termal qarshiligi kamdan-kam hollarda to'g'ridan-to'g'ri ko'rsatiladi, ammo uning ta'siri haqida xulosa chiqarish mumkin. Quduq{1}}bog'langan o'rnatishda isitish moslamasi qobig'i (agar mavjud bo'lsa) va teshik yaqinidagi plastinka o'rtasidagi harorat farqi odatdagi vatt zichligida (5-15 Vt/sm²) 10 darajadan kam bo'lishi kerak. Agar o'lchov (o'rnatilgan termojuft yoki infraqizil termal tasvir yordamida) interfeys bo'ylab 30 daraja yoki undan ko'proq pasayishni ko'rsatsa, haddan tashqari issiqlik qarshiligi mavjud.
Shu bilan bir qatorda, isitgichning ichki termojufti (agar o'rnatilgan bo'lsa) plastinaning o'lchangan harorati uchun kutilganidan yuqori harorat haqida xabar beradi. 200 graduslik plastinka, lekin 260 graduslik isitgich qobig'ining harorati sezilarli interfeys bo'shlig'ini ko'rsatadi.
Oldini olish va yumshatish strategiyalari
Teshik va o'rnatishga to'g'ri e'tibor berish interfeysning termal qarshiligini ahamiyatsiz darajalarga kamaytirishi mumkin, bu esa samaradorlikni va isitgichning uzoq umrini maksimal darajada oshirishi mumkin.
Qattiq teshikka chidamlilik
Teshik diametri kartrij isitgichining nominal diametriga mos keladigan darajada kam bo'shliq bilan aniqlanishi kerak. Umumiy standart ISO 286 ga mos keladigan H7 moslamasidir (masalan, 10 mm isitgich uchun, teshik diametri 10,000 mm dan 10,015 mm gacha). Bo'shliq ideal holda 0,05 mm dan kam bo'lishi kerak. Qattiqroq moslamalar (masalan, isitgich uchun g6 va teshik uchun H7) afzalroqdir. Biroq, moslama termal kengayish farqlarini hisobga olishi kerak. Alyuminiy plastinalardagi po'lat isitgichlar uchun xona haroratida biroz bo'shashmasdan mahkamlash mumkin, chunki alyuminiy isitish vaqtida tezroq kengayib, bo'shliqni yopadi.
Yuqori-Sifatli termal interfeys materiallari
Ko'pgina kartrijli isitgichlar uchun mikroskopik bo'shliqlarni to'ldirish uchun termal yog 'yoki o'tkazuvchan pasta qo'llaniladi. Ushbu birikmalarning issiqlik o'tkazuvchanligi 0,5 Vt/m·K (standart silikon surtma) dan 5 Vt/m·K yoki undan ortiq (kumush-to'ldirilgan yoki keramik{4}}zarrachalar birikmalari) oralig'ida. Hali ham metalldan ancha past bo'lsa-da, 1 Vt / m · K bo'lgan 0,05 mm yog 'qatlami bir xil havo qalinligining o'ttizdan bir qismiga (0,03 Vt / m · K) termal qarshilikka ega. Shuning uchun, hatto oddiy yog' ham issiqlik uzatishni sezilarli darajada yaxshilaydi.
Biroq, ko'plab standart termal yog'lar 150-200 darajadan yuqori haroratlarda quriydi, karbonlanadi yoki bug'lanadi. Yuqori haroratli ilovalar uchun (250 darajadan yuqori ishlaydigan plastinka) maxsus yuqori haroratli birikma-bor nitridi pastasi yoki grafit folga-foydalanishi kerak. Ba'zi sintetik yog'lar 400 darajaga baholanadi va uzoq vaqt davomida buzilmaydi.
Doimiy bo'shliqlarni bartaraf etish usullari
Eng yuqori samaradorlik va ishonchlilik uchun interfeys bo'shlig'ini butunlay yo'q qilish mumkin:
Issiqlik qisqaradigan o'rnatish– Teshikni kengaytirish uchun plastinka isitiladi, kartrij isitgichi (atrof-muhit haroratida) o'rnatiladi va plastinka sovishi uchun ruxsat beriladi. Teshik isitgich atrofida qisqaradi va nol havo bo'shlig'iga mos keladigan metalldan metallga shovqin hosil qiladi. Bu usul juda samarali, lekin plastinaning yorilishiga yo'l qo'ymaslik uchun ehtiyotkorlik bilan nazorat qilishni talab qiladi.
Quyma isitgichlar– Isitish elementi to'g'ridan-to'g'ri plastinka materialiga (odatda alyuminiy) quyiladi. Hech qanday teshik yoki interfeys yo'q-isitgich plastinkaning ajralmas qismidir. Bu mumkin bo'lgan eng past issiqlik qarshiligini hosil qiladi, lekin maydonda almashtirib bo'lmaydi.
Muntazam teshik tekshiruvi va qayta moylash
Isitgichni almashtirish vaqtida (ko'pgina sanoat dasturlarda har 1-2 yilda) teshikni oksidlanish, uglerod konlari yoki chuqurlik uchun tekshirish kerak. Chiqindilarni olib tashlash uchun toza teshikni muloyimlik bilan o'rash yoki honlash mumkin. Yangi isitgichni o'rnatishdan oldin yangi termal moy surtish kerak. Muhim uskunalar uchun harorat o'lchovlari orqali termal qarshilikni tekshirishni o'z ichiga olgan profilaktik parvarishlash jadvali tavsiya etiladi.
Interfeysga e'tibor bermaslik oqibatlari
Isitgichning teshikka interfeysiga e'tibor bermaslik salbiy oqibatlar kaskadiga olib keladi:
Yuqori operatsion xarajatlar– Xuddi shu jarayon uchun ko'proq elektr quvvati sarflanadi.
Isitgichning ishlash muddati qisqaroq– Tez-tez portlashlar yoki er yoriqlari ishlab chiqarishni buzadi.
Bir xil bo'lmagan plastinka harorati- Jarayondagi nuqsonlar ko'payadi.
Xavfsizlik xavflari– Isitgichning haddan tashqari qizib ketgan uchlari simlar yoki qo‘shni qismlarga zarar etkazishi mumkin.
Amalda, ko'plab "isitgichlarning nosozliklari" aslida interfeysdagi nosozliklardir. Isitgichning o'zi mukammal darajada ishlashi mumkin, ammo u dizayn haroratidan tashqarida ishlashga majbur bo'ladi, chunki issiqlik plastinkaga qochib qutula olmaydi.
Xulosa: Intim aloqa samaradorlikning kalitidir
Kartrijli isitgich va uning teshigi orasidagi interfeysning termal qarshiligi ikkinchi darajali tafsilot emas-bu asosiy ishlash parametridir. Faqat 0,1 mm bo'lgan havo bo'shlig'i issiqlik uzatish samaradorligini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, bu esa isitgichning qizib ketishiga, energiyani behuda sarflashiga va muddatidan oldin ishdan chiqishiga olib keladi. Isitgichning nominal vatt zichligi kabi-teshik o'rtasidagi-interfeysning sifati ham muhim va unga e'tibor energiyani tejash va isitgichning xizmat qilish muddatini uzaytiradi. Qattiq toleranslarni belgilash, yuqori haroratli termal yog'dan foydalanish, shovqin moslamalarini hisobga olish va isitgichni almashtirishda teshikni saqlash - bularning barchasi issiqlik qarshiligini minimallashtirish uchun amaliy qadamlardir. Ajoyib isitish unumdorligi metalldan metallga yaqin aloqada-yoki unga muhandislik imkoni boricha yaqinroq o'rnatishdan boshlanadi.
