Избор материјала за -грејаче са кертриџом од 80 степени – шта заправо функционише
Када грејач кертриџа поквари на -80 степени, узрок је ретко очигледан споља. Плашт може изгледати нетакнут. Ожичење може изгледати звучно. Ипак изнутра, својства материјала због којих је грејач функционалан на собној температури потпуно су се променила.
Основни проблем је термичка контракција. Од собне температуре до криогених температура, нерђајући челици се скупљају за око 0,3%, док се легуре инконела скупљају за око 0,2%. Ова разлика у стопама контракције између омотача, изолације и отпорне жице ствара унутрашње притиске које стандардне конструкције не могу да поднесу. Резултати су микро-пукотине у изолацији, празнине на интерфејсима и на крају, електрични квар.
Избор материјала за плашт представља критичну тачку одлуке. Нерђајући челик 304 служи адекватно за опште индустријско грејање, али постаје крт на криогеним температурама, што га чини подложнијим ломовима услед топлотног удара или механичког стреса. Аустенитне класе 321 и 316 нуде бољу дуктилност јер њихова микроструктура остаје стабилна. За најзахтевније примене, Инцонел 600 или специјализоване легуре никла-хрома показују супериорну отпорност на топлотни удар када се крећу између -80 степени и радне температуре које достижу неколико стотина степени изнад нуле. Ове легуре одржавају механички интегритет у целом температурном спектру.
Изолација од магнезијум оксида упакована унутар конвенционалних јединица пролази кроз суптилне кристалне промене на криогеним температурама. Технике-сабијања велике густине, којима се постижу густине веће од 3,2 грама по кубном центиметру, постају неопходне за одржавање интегритета структуре. Врхунски произвођачи користе методе конструкције које сабијају прах магнезијум оксида до његове максималне густине, елиминишући шупљине у којима би се кондензација могла сакупљати. Ово обезбеђује ефикасан пренос топлоте чак и када спољна температура покушава да је спусти.
Сама отпорна жица-обично легура никла-хрома као што је НиЦр 80/20-мора да покаже стабилна електрична својства у целом температурном опсегу. На -80 степени, легуре никл-хрома могу имати 10–15% мањи отпор него на температури околине. Грејач који троши 10А на 20 степени може да повуче 11-12А када се први пут покрене у криогеним условима. Ово понашање хладног старта мора се узети у обзир у дизајну система за напајање и контролу.
Коефицијент топлотног ширења постаје примарни фактор који треба узети у обзир при пројектовању. Неусклађености између омотача грејача и околних металних конструкција стварају силе гњечења током фаза хлађења. Унутрашње компоненте користе легуре са одговарајућим коефицијентима термичког ширења како би спречили унутрашње пуцање при промени температуре. Ове спецификације материјала повећавају трошкове производње, али смањују учесталост замене.
Електрични завршетак захтева посебну пажњу у криогеним окружењима. Стандардни спојеви за пресовање се скупљају различитом брзином од проводника грејача, стварајући спојеве-високог отпора који стварају локализовано грејање. Сребром-залемљени или лемљени спојеви, запечаћени епоксидним једињењима оцењеним за отпорност на топлотни удар, одржавају интегритет проводљивости у температурном спектру. Стандардне прикључне кутије и епоксидне заптивке се ломе у првих неколико температурних циклуса, пропуштају влагу и стварају електричне ризике. Пројектована решења тестирана за криогене сервисе-специјализоване компресионе заптивке, херметичке пролазе и криогени{7}}оцењени хардвер за повезивање- решавају ове проблеме.
Избор материјала за кертриџ грејач намењен за сервисирање од -80 степени није избор најскупље опције. Ради се о усклађивању својстава материјала са специфичним термичким захтевима апликације. Грејач кертриџа са електричном грејном цеви са једном главом за лабораторијску сушачу замрзавањем има различите захтеве од оних за фармацеутску хладњачу, а они се опет разликују од опреме за тестирање у ваздухопловству. Разумевање ових разлика је од суштинског значаја за одређивање грејача који ће поуздано радити током предвиђеног радног века.
