การออกแบบความหนาแน่นของพลังงานเป็นพารามิเตอร์หลักที่กำหนดการกระจายอุณหภูมิและความทนทานของท่อทำความร้อนไฟฟ้าแบบควอตซ์ ต่างจากท่อทำความร้อนโลหะที่มีพื้นผิวที่เหนียว แก้วควอตซ์มีความเปราะและไวต่อความเครียดจากความร้อนและความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่น การกำหนดค่าพลังงานที่ไม่เหมาะสมจะทำให้ท่อแตก ไส้หลอดขาด และเกิดความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว เมื่อผสมผสานกับการออกแบบโครงสร้าง-ป้องกันความร้อน-ที่ตรงเป้าหมาย อายุการใช้งานโดยรวมจะดีขึ้นอย่างมากในขณะเดียวกันก็รับประกันประสิทธิภาพการทำความร้อน
1. การจัดลำดับความหนาแน่นพลังงานที่เหมาะสมสำหรับหลอดควอตซ์
ท่อความร้อนแบบควอตซ์คำนวณภาระตามพื้นที่ผิวด้านนอกของหลอดแก้ว โดยมีช่วงการออกแบบมาตรฐานสามช่วง:
การให้ความร้อนโดยการแช่ของเหลวแบบคงที่: 1.2 ~ 1.8 วัตต์/ซม.² การกระจายความร้อนของของเหลวจะถูกจำกัดในน้ำนิ่ง พลังงานที่มากเกินไปจะทำให้เกิดการเดือดที่พื้นผิว ฟิล์มไอน้ำแยกตัว และจุดร้อนเฉพาะที่บนควอตซ์
การบังคับให้ของเหลวและอากาศหมุนเวียนบังคับ: 1.8 ~ 3.0 W/cm² การพาความร้อนจะนำความร้อนออกไปทันเวลาเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมความร้อนบนผนังท่อ
การอบแห้งด้วยอินฟราเรดไกล-และการให้ความร้อนด้วยการแผ่รังสีอุณหภูมิสูง-: 3.0 ~ 4.5 W/cm² ซึ่งเป็นขีดจำกัดบนสำหรับหลอดควอตซ์แบบตรงทั่วไป
หากความหนาแน่นของพลังงานเกินขีดจำกัดบนของสภาพการทำงาน องค์ประกอบความร้อนทังสเตนหรือคาร์บอนไฟเบอร์ภายในจะร้อนมากเกินไป และสนามอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอภายในหลอดควอทซ์จะทำให้เกิดความเครียดจากแรงดึงจากความร้อนขนาดใหญ่ ทำให้เกิดการแตกร้าวตามยาวของหลอดแก้วโดยตรง
2. สาเหตุหลักของความเสียหายจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน
ความล้มเหลวจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดสำหรับหลอดควอทซ์ มีสองสถานการณ์ทั่วไป: ประการแรก ของเหลวเย็นกระเซ็นลงบนท่อควอทซ์อุณหภูมิสูง-ระหว่างการทำงาน อุณหภูมิในท้องถิ่นลดลงอย่างรวดเร็ว ชั้นกระจกด้านในและด้านนอกทำให้เกิดความเครียดจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันอย่างรุนแรง และเกิดการแตกหักแบบเปราะทันที ประการที่สอง เปิดและปิดเครื่องอย่างกะทันหันบ่อยครั้ง ลวดทำความร้อนจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วในขณะที่ท่อควอทซ์ขยายตัวอย่างช้าๆ และความเค้นสลับซ้ำๆ ทำให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้าเล็กๆ ที่ค่อยๆ ขยายจนแตก นอกจากนี้ การสัมผัสบางส่วนเหนือระดับของเหลวระหว่างการให้ความร้อนแบบแช่จะทำให้ส่วนที่สัมผัสรับภาระพลังงานสูงเป็นพิเศษ-และแตกร้าวก่อน
3. การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างและไฟฟ้าเพื่อลดความเสี่ยงจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
1. เค้าโครงการแบ่งส่วนพลังงาน
สำหรับท่อทำความร้อนแบบควอทซ์ขนาดยาวที่ใช้ในถังขนาดใหญ่ ให้ใช้สายไฟแบบแบ่งส่วนเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนที่สัมผัสด้านบนรับน้ำหนักจนเต็ม ส่วนที่จมอยู่ใต้น้ำมีกำลังเต็มที่ และเส้นระดับของเหลวด้านบนได้รับการออกแบบให้มีความหนาแน่นของกำลังลดลง
② การควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป
เพิ่มโมดูลสตาร์ทช้าให้กับวงจรควบคุม หลีกเลี่ยงการสตาร์ทด้วยแรงดันไฟฟ้าเต็มทันที เพิ่มพลังงานทีละขั้นตอนภายใน 10 ~ 30 วินาทีเพื่อให้แก้วควอตซ์ขยายตัวสม่ำเสมอและขจัดความเครียดจากความร้อนทันที
3 ลบคมและบรรเทาความเครียดที่ปลายท่อ
ตัดและขัดปลายท่อควอทซ์ทั้งสองข้างเพื่อขจัดรอยแตกขนาดเล็กที่ขอบจากการตัด รอยแตกขนาดเล็กที่เป็นวัตถุดิบเป็นแหล่งความเข้มข้นของความเครียดและมีแนวโน้มว่าจะขยายตัวได้มากที่สุดภายใต้ความผันผวนของอุณหภูมิ
④ เลือกวัสดุแกนทำความร้อนที่ตรงกัน
หลอดควอทซ์คาร์บอนไฟเบอร์มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนน้อยกว่าและมีการกลายพันธุ์ของอุณหภูมิที่ช้ากว่าเมื่อเทียบกับไส้หลอดฮาโลเจนทังสเตน โดยมีความสามารถในการต้าน-ความร้อน-ช็อกได้ดีกว่า และอายุการใช้งานโดยเฉลี่ยยาวนานกว่าภายใต้สภาวะ-การหยุดทำงานบ่อยครั้ง
4. ข้อมูลจำเพาะการดำเนินงานเพื่อยืดอายุการใช้งาน
ห้ามเผาแบบแห้งโดยเด็ดขาดเมื่อหลอดไม่ได้แช่อยู่ในของเหลวจนสุด
หลีกเลี่ยงการล้างตัวท่อร้อนด้วยของเหลวเย็นหรือลมเย็น
ทำความสะอาดการสะสมและการปรับขนาดคาร์บอนบนพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอ เพื่อป้องกันการอุดตันการกระจายความร้อนในท้องถิ่นและการระเบิดจากความร้อนสูงเกินไป
แก้ไขการติดตั้งด้วยฟิกซ์เจอร์จับยึดแบบอ่อนเพื่อหลีกเลี่ยงการอัดขึ้นรูปที่เข้มงวดและความเครียดทางกลเพิ่มเติม
表格
| ช่วงความหนาแน่นของพลังงาน | ปัญหาหลักที่ซ่อนอยู่ | โซลูชันการเพิ่มประสิทธิภาพ |
|---|---|---|
| น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.8 วัตต์/ซม.² | ประสิทธิภาพการทำความร้อนต่ำ | เหมาะสำหรับของเหลวที่อยู่นิ่งทั้งหมดเท่านั้น |
| 1.8~3.0 วัตต์/ซม.² | ช่วงเวลาปลอดภัยขั้นพื้นฐาน | แนะนำให้เพิ่มประสิทธิภาพการพาความร้อน |
| >3.0 วัตต์/ซม.² | ความเครียดจากความร้อนสูงและแตกง่าย | สำหรับการทำความร้อนด้วยรังสีอากาศบริสุทธิ์เท่านั้น |
สรุป
ท่อทำความร้อนแบบควอตซ์ไม่สามารถใช้พลังงานสูงได้ในขนาดกะทัดรัดเช่นท่อทำความร้อนแบบโลหะ การจับคู่ความหนาแน่นของพลังงานทางวิทยาศาสตร์บวกกับการเริ่มต้นที่ช้าและการออกแบบการแบ่งเขตระดับของเหลวสามารถยับยั้งการแตกหักจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดอัตราความล้มเหลวได้มากกว่า 60% และตระหนักถึงการทำงาน-ในระยะยาวที่เสถียรของอุปกรณ์ทำความร้อนแบบควอตซ์
