Rzeczywisty koszt korzystania ze standardowych grzejników kasetowych w temperaturze -80 stopni

Kierownik chłodni farmaceutycznej wymienia ten sam grzejnik kasetowy trzy razy w ciągu jednej zimy. Każda awaria powoduje wyłączenie zamrażarki o temperaturze -80 stopni na wiele godzin. Próbki zaczynają się nagrzewać. Harmonogramy produkcji się przesuwają. Grzejniki zamienne są identyczne z tymi, które uległy awarii – i ponownie ulegają awarii.

Ten schemat sprawdza się w obiektach na całym świecie. Zwykle zakłada się, że grzejniki są uszkodzone. Bazując na rozległym doświadczeniu terenowym w zakładach produkujących produkty farmaceutyczne i w zakładach badawczych zajmujących się badaniami lotniczymi, awarie te rzadko wskazują na wadliwe produkty. Zamiast tego odzwierciedlają zasadniczą rozbieżność między przeznaczeniem standardowych grzejników a rzeczywistymi wymaganiami w zakresie obsługi kriogenicznej.

Standardowe grzejniki kasetowe przyjmują warunki początkowe-w temperaturze pokojowej. Ich projektanci obliczają prześwity na rozszerzalność cieplną w temperaturach roboczych, a nie na skurcz, który ma miejsce, gdy temperatura spadnie do -80 stopni. W tych temperaturach metalowa osłona kurczy się bardziej niż wewnętrzny rdzeń ceramiczny, potencjalnie tworząc szczeliny wypełniające się kondensacją. Po włączeniu zasilania wilgoć zamienia się w parę, powodując pękanie izolacji i powstawanie zwarć.

Skutki finansowe wykraczają daleko poza koszt wymiany grzejników. Każda awaria wymaga czasu technika, przestoju systemu i często utraty materiałów-wrażliwych na temperaturę. W zastosowaniach farmaceutycznych pojedyncza zmiana temperatury może zagrozić całej partii produktu. Elektryczna rura grzejna z pojedynczą głowicą, przystosowana do pracy kriogenicznej, może kosztować więcej na początku, ale całkowity koszt posiadania zazwyczaj faworyzuje wyspecjalizowaną jednostkę w ciągu pierwszych dwóch cykli awarii.

Szok termiczny jest głównym zabójcą. Przeniesienie grzejnika z temperatury pokojowej do -80 stopni powoduje natychmiastowe skurczenie się materiału. Standardowe grzejniki kasetowe są zbudowane z materiałów i technologii, które nie są w stanie wytrzymać takiej zmiany rozmiaru. Materiały osłony pękają, połączenia wewnętrzne pękają, a właściwości izolacyjne ulegają pogorszeniu. Specjalistyczne konstrukcje kriogeniczne wykorzystują materiały, o których wiadomo, że pozostają elastyczne w niskich temperaturach.

Zarządzanie wilgocią stanowi kolejne istotne wyzwanie. Kiedy ciepłe powietrze styka się z powierzchniami kriogenicznymi, natychmiast następuje kondensacja. Standardowe końcówki grzałki przepuszczają wilgoć, która zamarza i przerywa połączenia elektryczne. W grzejnikach kasetowych o klasie kriogenicznej- zastosowano hermetyczne systemy uszczelniające i specjalistyczny sprzęt połączeniowy, aby zachować integralność w przypadku zmian temperatury.

Obliczenie gęstości watów również wymaga dostosowania. W temperaturach kriogenicznych właściwości transportu ciepła zmieniają się znacząco. To, co działa w normalnych temperaturach, może albo przeciążyć grzejnik, albo nie zapewnić wystarczającej ilości ciepła. Doświadczeni inżynierowie ds. zastosowań zazwyczaj zalecają niższą gęstość watów w celu zapewnienia niezawodnej pracy kriogenicznej-często w zakresie 5–15 W/cm² w porównaniu z 30–50 W/cm² w przypadku zastosowań standardowych.

Wybór przewodu prowadzącego jest często pomijany. W temperaturach kriogenicznych standardowa izolacja silikonowa lub z włókna szklanego staje się krucha i pęka. Specjalistyczne kable kriogeniczne z izolacją z PTFE lub poliimidu pozostają elastyczne i sprawne elektrycznie, podczas gdy konwencjonalne przewody natychmiast ulegają uszkodzeniu.

Różne obiekty mają różne wymagania. Poziomy wibracji, częstotliwość cykli termicznych i narażenie na płyny kriogeniczne lub opary wpływają na specyfikacje grzejnika. Przemysłowe generatory azotu mają inne potrzeby niż laboratoryjne kriostaty czy farmaceutyczny sprzęt do-liofilizacji. Elektrycznego grzejnika kasetowego z pojedynczą głowicą nie można wybrać z katalogu na podstawie samej mocy.-Należy wziąć pod uwagę całe środowisko pracy.

Decyzja o wyborze grzejników kasetowych o klasie kriogenicznej-nie wiąże się z zakupem droższego produktu. Chodzi o uznanie, że standardowe grzejniki przemysłowe nie są przeznaczone do pracy w temperaturze -80 stopni i że koszt powtarzających się awarii znacznie przekracza przyrostową inwestycję w specjalistyczny sprzęt. Profesjonalna ocena termiczna gwarantuje, że element grzejny działa niezawodnie wtedy, gdy ma to największe znaczenie.