تواجه الآلات الثقيلة في ظروف القطب الشمالي مشكلة أساسية: السوائل التي تتدفق بحرية في درجة حرارة الغرفة تصبح لزجة أو صلبة عند -40 درجة. يشكل وقود الديزل بلورات شمعية تسد المرشحات؛ يتكاثف الزيت الهيدروليكي حتى لا تتحرك الأسطوانات؛ يصبح زيت المحرك لزجًا جدًا بحيث لا يمكن تشغيل محركات بدء التشغيل. توفر سخانات الخرطوشة التدفئة المستهدفة التي تحافظ على تدفق هذه السوائل وتشغيل المعدات.
يمثل تسخين وقود الديزل تحديات فريدة بسبب قابليته للاشتعال. يجب أن تفي السخانات الغاطسة في خزانات الوقود بمعايير السلامة الصارمة-مغلفات مقاومة للانفجار-وحدود درجة حرارة السطح أقل من نقاط الاشتعال التلقائي للوقود-(عادةً 210 درجة للديزل)، والحماية من الأعطال الأرضية. تمنع سخانات الخرطوشة ذات كثافة واط منخفضة (أقل من 10 وات/سم²) ارتفاع درجة الحرارة الموضعي الذي قد يؤدي إلى تبخير الوقود وإنشاء مخاليط متفجرة. يتم وضع السخانات عادةً بالقرب من أنابيب التقاط الوقود لضمان وصول الوقود الدافئ إلى المحرك، مع التحكم الحراري للحفاظ على درجة حرارة الوقود بين 10-30 درجة للحصول على اللزوجة المثالية.
يتطلب تسخين النظام الهيدروليكي استراتيجيات مختلفة. تستخدم الحفارات الكبيرة وشاحنات التعدين سخانات خرطوشة في خزانات الخزان للحفاظ على درجة حرارة الزيت لبدء التشغيل البارد. يجب أن تتغلب السخانات على الكتلة الحرارية لمئات اللترات من الزيت دون إحداث تدهور حراري. يبدأ الزيت الهيدروليكي في التحلل فوق 60 درجة، لذلك يجب أن تكون أنظمة التحكم دقيقة وموثوقة. يوفر التسخين الموزع باستخدام عدة سخانات خرطوشة أصغر حجمًا بدلاً من وحدات مفردة كبيرة توحيدًا أفضل لدرجة الحرارة وتكرار النظام-إذا تعطل أحد السخانات، تحافظ الأجهزة الأخرى على الحد الأدنى من درجات الحرارة حتى يتم إصلاحها.
تمثل سخانات كتلة المحرك أكثر تطبيقات الطقس البارد شيوعًا-على الرغم من أنها تستخدم عادةً سخانات بنمط قابس التجميد-بدلاً من تصميمات الخرطوشة. ومع ذلك، تلعب سخانات الخرطوشة أدوارًا حاسمة في أنظمة المحرك الإضافية: تسخين مرشحات الوقود لمنع انسداد الشمع، وتدفئة أنظمة سحب الهواء لتحسين كفاءة الاحتراق، والحفاظ على درجة حرارة البطارية لبدء تشغيل موثوق. تسخين البطارية مهم بشكل خاص-تفقد بطاريات الرصاص-الحمضية 50% من قدرتها على التدوير عند -25 درجة وتتوقف بشكل أساسي عن العمل عند -40 درجة . تحافظ سخانات الخرطوشة الموجودة في صناديق البطاريات أو الأغلفة الحرارية على درجة حرارة الإلكتروليت أعلى من -10 درجة، مما يحافظ على القدرة على بدء تشغيل المحرك.
يعمل ناقل الحركة والتدفئة التفاضلية على إطالة عمر المكونات في البرد القارس. لا يقوم الزيت البارد بالتشحيم بشكل فعال، مما يتسبب في تآكل سريع أثناء بدء التشغيل. تعمل سخانات الخرطوشة الموجودة في أحواض ناقل الحركة والمبيتات التفاضلية على جلب مواد التشحيم إلى درجة حرارة التشغيل قبل تحرك المعدات، مما يقلل من الاتصال بين المعدن-والمعدن-ويطيل فترات الخدمة. تستخدم هذه التطبيقات غالبًا سخانات مغناطيسية أو لاصقة- يمكن تركيبها تحديثيًا على المعدات الموجودة بدون حفر أو لحام-على الرغم من أن التركيبات الدائمة المزودة بآبار حرارية مناسبة توفر نقلًا أفضل للحرارة وموثوقية أفضل.
يمنع تسخين أثر خط الوقود ترسب الشمع في خطوط الإمداد بين الخزان والمحرك. تعد كابلات تتبع الحرارة-ذاتية التنظيم شائعة، إلا أن سخانات الخرطوشة الموجودة في سخانات الخط أو مبيتات مرشح الوقود توفر حرارة مركزة في النقاط الحرجة. يتضمن تحدي التصميم الحفاظ على درجة حرارة تدفق الوقود دون ارتفاع درجة حرارته أثناء ظروف التدفق المنخفضة-. تستخدم الأنظمة المتطورة وحدات تحكم في الجهد المتغير تعمل على تقليل خرج السخان عندما يكون تدفق الوقود منخفضًا، مما يحافظ على درجات حرارة آمنة مع منع تكوين الشمع.
تستخدم أنظمة تسخين سائل التبريد في المولدات الكبيرة والمعدات الثابتة سخانات الخرطوشة في حلقات الدوران المساعدة. تحافظ هذه السخانات على درجة حرارة كتلة المحرك أثناء فترات إيقاف التشغيل، مما يؤدي إلى التخلص من التآكل الناتج عن البرد-وضمان التوافر الفوري للطاقة في حالات الطوارئ. يجب أن تكون السخانات متوافقة مع محاليل التجمد القائمة على الجليكول- وأن تتحمل مثبطات التآكل المستخدمة في تركيبات سائل التبريد الحديثة. 316L، ويعتبر البناء المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ قياسيًا لهذه التطبيقات لمنع التآكل الكهربي في أنظمة التبريد المعدنية المختلطة-.
