W przypadku ujemnych temperatur należy zatrzymać uruchomienie grzejnika
Urządzenie znajduje się w chłodni w temperaturze -80 stopni. Operator włącza system grzewczy, ale nic się nie dzieje. Grzejnik kasetowy po prostu nie chce się uruchomić. Ten scenariusz sprawdza się częściej, niż wielu przypuszcza, w środowiskach o bardzo niskich temperaturach.
Standardowe grzejniki kasetowe są przeznaczone do konwencjonalnych warunków pracy. Ich specyfikacje wydajności zakładają rozsądny zakres temperatur otoczenia. Przy -100 stopniach zasady całkowicie się zmieniają. Zmienia się opór elektryczny drutu grzejnego, pogarszają się właściwości izolacyjne, a różnice w rozszerzalności cieplnej pomiędzy materiałami mogą powodować uszkodzenia mechaniczne.
Zasadniczy problem leży w początkowej charakterystyce elementu grzejnego. W bardzo-niskich temperaturach rezystancja stopu niklu-chromu stosowanego w większości grzejników kasetowych znacznie spada. Oznacza to, że po włączeniu grzejnik pobiera większy prąd niż oczekiwano, co może spowodować zadziałanie urządzeń zabezpieczających lub przegrzanie elementów wewnętrznych przed wzrostem temperatury osłony. Tymczasem izolacja z tlenku magnezu, która zwykle zapewnia doskonałą przewodność cieplną i izolację elektryczną, staje się mniej skuteczna w temperaturach kriogenicznych. Jego przewodność cieplna spada o około czterdzieści procent po ochłodzeniu z temperatury pokojowej do temperatury ciekłego azotu.
Wybór materiału ma kluczowe znaczenie w przypadku zastosowań w-bardzo niskich temperaturach. Standardowe osłony ze stali nierdzewnej mogą stać się kruche. Przewody doprowadzające, często pomijane, stanowią jeden z najczęstszych punktów awarii. Izolacja PCV pęka w niskich temperaturach, odsłaniając przewody. Izolacja silikonowa lub teflonowa pozostaje elastyczna nawet w ekstremalnie niskich temperaturach i powinna być stosowana dla każdego grzejnika kasetowego, który ma działać w temperaturze poniżej -40 stopni.
Materiały osłony wymagają takiej samej uwagi. Chociaż stal nierdzewna 304 wystarcza do wielu zadań związanych z ogrzewaniem w niskich-temperaturach, jej plastyczność zmniejsza się w temperaturach kriogenicznych. Płaszcze z Inconelu 600, choć droższe, zachowują integralność mechaniczną w przypadku ekstremalnych wahań temperatury. Staje się to szczególnie ważne w zastosowaniach, w których grzejnik kasetowy pracuje w temperaturach od -100 stopni do podwyższonych w celu rozmrożenia lub regeneracji.
Na szczególną uwagę zasługuje miejsce podłączenia przewodów do korpusu grzejnika. Kondensacja wilgoci powstaje, gdy grzejnik przełącza się pomiędzy warunkami zimnymi i ciepłymi. Wilgoć ta może zamarznąć i rozszerzyć się, uszkadzając połączenie lub tworząc ścieżki upływów elektrycznych. Hermetycznie uszczelnione końcówki zapobiegają temu problemowi i są zdecydowanie zalecane w przypadku wszelkich grzejników kasetowych używanych w wilgotnym, zimnym środowisku.
Wybór gęstości watów odbywa się według innej logiki w-bardzo niskich temperaturach niż w temperaturze pokojowej. Konwencjonalna mądrość sugeruje niższą gęstość watów do zastosowań kriogenicznych, aby zapobiec miejscowemu przegrzaniu. Jednak ogromny efekt radiatora konstrukcji kriogenicznych oznacza, że grzejnik musi zapewniać wystarczającą moc cieplną, aby pokonać straty ciepła. Doświadczenie pokazuje, że gęstość watów wynosząca od 5 do 7 watów na centymetr kwadratowy często dobrze sprawdza się w przypadku grzejników kasetowych pracujących w ultra-niskich temperaturach, równoważąc dostarczanie ciepła z ryzykiem powstawania gorących punktów.
Często pomijanym aspektem praktycznym jest dopasowanie otworu. W temperaturze pokojowej odstęp od 0,05 do 0,1 milimetra pomiędzy grzejnikiem kasetowym a jego otworem zapewnia optymalne przenoszenie ciepła. Przy -100 stopniach skurcz termiczny zmienia te wymiary. Otwór kurczy się, potencjalnie zaciskając grzejnik zbyt mocno, podczas gdy sam grzejnik kurczy się w różnym tempie. Powstałe naprężenia mogą uszkodzić powłokę lub spowodować nierównomierny kontakt, który zmniejsza efektywność wymiany ciepła.
Z doświadczenia wynika, że nagrzewnice kasetowe przeznaczone do stosowania w-bardzo niskich temperaturach powinny przed wdrożeniem przejść testy na zimno-. Rezystancja izolacji powinna mierzyć powyżej 500 megaomów, a prąd upływowy powinien pozostać poniżej 0,5 miliampera w zamierzonej temperaturze roboczej. Wartości te stanowią punkt odniesienia dla bieżącego monitorowania konserwacji.
Decyzja o zastosowaniu grzejnika kasetowego o temperaturze -100 stopni nie jest po prostu kwestią wyboru produktu o wyższej-ocenie. Wymaga zrozumienia, jak każdy element-od drutu oporowego po izolację przewodu zachowuje się w ekstremalnych warunkach. Grzejnik, który działa bez zarzutu w temperaturze pokojowej, może ulec awarii w ciągu kilku godzin w temperaturach kriogenicznych. Właściwa specyfikacja, oparta na rzeczywistych warunkach pracy, a nie na danych katalogowych, decyduje o różnicy pomiędzy niezawodną obsługą a nieoczekiwanymi przestojami.
