التمدد الحراري والتخليص – لعبة الدقة التي تحدد عمر السخان
هناك تفاصيل بسيطة في تركيب سخان الخرطوشة-يحدد الخلوص بين السخان وفتحة التثبيت-في كثير من الأحيان ما إذا كانت الوحدة ستقدم سنوات من الخدمة الموثوقة أو ستفشل في غضون أشهر. وهذا صحيح بشكل خاص عند 650 درجة، حيث يصبح التمدد الحراري قوة كبيرة.
عندما يصل أنبوب التسخين الكهربائي ذو الرأس الواحد إلى درجة حرارة التشغيل، فإن كلاً من الغلاف والمكونات الداخلية تتوسع بشكل كبير. يمكن أن يزيد طول الأغلفة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ المقاوم للصدأ من 8 إلى 12 ملم أو أكثر بطول 1300 ملم، ويضع التمدد الشعاعي ضغطًا كبيرًا على الملاءمة. إذا كان الخلوص الأولي ضيقًا للغاية، فإن المدفأة تدفع بقوة نحو جدران التجويف أثناء تسخينها. عندما يبرد، يمكن أن ينكمش ويتحول إلى حالة مشوهة ومتوترة تثبته في مكانه، مما يجعل إزالته صعبة للغاية أو مستحيلة دون إتلاف القالب.
وفقًا للخبرة الميدانية، فإن الخلوص القطري الأمثل لسخان خرطوشة 650 درجة يقع عمومًا بين 0.1 و0.3 مم. تسمح هذه المساحة للسخان بالتوسع بحرية خلال دورات درجة حرارة متعددة دون الاستيلاء على التجويف أو إتلافه. بالنسبة للسخانات الطويلة جدًا-، يُنصح غالبًا بترك مسافة أكبر قليلاً تبلغ 0.1-0.2 مم لاستيعاب التوسع الإجمالي الأكبر. تتطلب بعض التطبيقات ذات الكثافة العالية-تفاوتات أكثر صرامة-من 0.02 إلى 0.05 ملم - لضمان نقل الحرارة بشكل مناسب.
إن عواقب ارتكاب هذا الخطأ وخيمة. إذا كانت الفجوة كبيرة جدًا، فلن تتمكن الحرارة من الانتقال بكفاءة من سخان الخرطوشة إلى المادة المحيطة. تعمل فجوات الهواء كعوازل، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة الداخلية للسخان وارتفاع درجة حرارة الغلاف. يقوم السخان بطهي نفسه من الداخل إلى الخارج، مما يؤدي إلى إضعاف العزل وتقصير عمره. تشير البيانات الميدانية إلى أن ثقب التثبيت الخشن يمكن أن يقلل من كفاءة نقل الحرارة بنسبة 20-30%، مما يحد بشكل كبير من عمر الخدمة.
إذا كانت الفجوة صغيرة جدًا، فإن التمدد الحراري يخلق ضغطًا ميكانيكيًا يمكن أن يؤدي إلى تشقق الغلاف أو إتلاف العزل الداخلي. يضغط السخان على جدران التجويف أثناء التسخين-، وإذا تم تقييد التمدد، فقد يتشوه الغلاف أو قد تتحرك المكونات الداخلية، مما يؤدي إلى فشل مبكر.
يتطلب تحقيق الخلوص الصحيح الدقة في إعداد الثقب. يجب حفر الثقب وتوسيعه-وليس مجرد حفره باستخدام لقم ذو غرض عام-. ينتج التوسيع سطحًا أكثر سلاسة ودقة يعمل على تحسين التلامس ونقل الحرارة. بالنسبة للثقوب العميقة، يحافظ الحفر -المدفعي أو التجويف العميق-المتبوعًا بتوسيع أو شحذ دقيقين على الاستقامة ضمن تفاوتات مشددة، ويفضل 0.05 مم كل 300 مم من العمق.
البعد الحاسم الآخر هو عمق الثقب. يجب أن تكون الفتحة أطول بمقدار 1-2 مم من سخان الخرطوشة لتوفير مساحة للتوسع الطولي. بالنسبة للسخانات الطويلة جدًا التي تعمل في درجات حرارة عالية، فإن وجود فجوة تتراوح بين 15 إلى 20 مم في الطرف المغلق يسمح للسخان بالتمدد دون أن يعلق.
قبل التثبيت ، يجب تنظيف البئر جيدًا. حتى المخلفات الصغيرة من الزيت أو سائل التبريد أو حطام الآلات يمكن أن تخلق مناطق موضعية حيث لا يستطيع السخان تبديد الحرارة بشكل فعال، مما يؤدي إلى تسريع أكسدة الغلاف وانهيار العزل والفشل المبكر. أي تلوث متبقي سوف يتفحم عند درجة حرارة التشغيل، مما يؤدي إلى تفاقم الاتصال الحراري بشكل تدريجي.
