การคำนวณโหลดพื้นผิว: เมตริกการเลือกเครื่องทำความร้อนอุณหภูมิสูง-ที่สำคัญที่สุด
ในบรรดาพารามิเตอร์การเลือกเครื่องทำความร้อนอุณหภูมิสูง-ทั้งหมด โหลดพื้นผิวเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดอายุการใช้งานจริง และยังเป็นดัชนีที่ถูกละเลยบ่อยที่สุดในการจัดซื้อทั่วไป เครื่องทำความร้อนจำนวนมากที่มีเกรดวัสดุและพารามิเตอร์พลังงานที่เหมาะสมยังคงทำงานล้มเหลวอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- เพียงเพราะภาระพื้นผิวที่มากเกินไปที่ไม่ได้คำนวณทำให้เกิดการสะสมความร้อนอย่างต่อเนื่อง จากการตรวจสอบการทำงานของอุณหภูมิสูง-หลายครั้ง การคำนวณภาระพื้นผิวที่แม่นยำและการจับคู่ช่วงเวลาสามารถยืดอายุ-เครื่องทำความร้อนที่อุณหภูมิสูงได้นานกว่าสามครั้ง และข้อมูลอุณหภูมิของเทอร์โมคัปเปิลสามารถตรวจสอบเหตุผลของการออกแบบโหลดได้โดยสังหรณ์ใจ
โหลดพื้นผิวแสดงถึงพลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นต่อหน่วยพื้นที่ของโซนการทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพ คำนวณโดยการหารพลังงานความร้อนทั้งหมดด้วยพื้นที่ผิวของโซนทำความร้อน แตกต่างจากพารามิเตอร์กำลังคงที่ โหลดพื้นผิวสะท้อนถึงความสัมพันธ์ที่ตรงกันระหว่างความร้อนที่ปล่อยออกมาและพื้นที่การกระจายความร้อน ซึ่งเป็นดัชนีสำคัญในการปรับให้เข้ากับคุณลักษณะการลดทอนความร้อนที่อุณหภูมิสูง- สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-ทำให้การพาความร้อนของอากาศลดลงอย่างมากและประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนปานกลาง ดังนั้นพื้นที่หน่วยจึงไม่สามารถรับความหนาแน่นความร้อนได้เท่ากับสถานการณ์อุณหภูมิปกติ ทำให้การลดภาระเป็นกฎการออกแบบที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
โหลดพื้นผิวที่อุณหภูมิสูง-มีมาตรฐานการจำกัดระดับที่ชัดเจนซึ่งสอดคล้องกับช่วงอุณหภูมิที่ต่างกัน สำหรับอุณหภูมิในการทำงานระหว่าง 400 องศาถึง 500 องศา โดยมีการลดทอนการกระจายความร้อนที่ค่อนข้างน้อย ช่วงโหลดพื้นผิวที่ปลอดภัยจะถูกควบคุมที่ 6–8 วัตต์/ซม.² เพื่อให้มั่นใจในการทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพโดยไม่สะสมความร้อน สำหรับสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูงปานกลาง-โดยที่การกระจายความร้อนลดลงอย่างเห็นได้ชัด โหลดที่ปลอดภัยจะลดลงเหลือ 4–6 วัตต์/ซม.² เพื่อให้ความร้อนที่ส่งออกไปและความเร็วการกระจายสมดุลกัน สำหรับสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ-ที่ 650–800 องศาซึ่งมีความต้านทานการกระจายความร้อนอย่างรุนแรง โหลดจะต้องถูกจำกัดอย่างเข้มงวดที่ 2–4W/cm² เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากอุณหภูมิที่ไม่อาจรักษาคืนได้
ตู้อบอุณหภูมิสูงทางอุตสาหกรรม-ทั่วไปแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสำคัญของการคำนวณภาระ ความต้องการเตาอบทั่วไปที่มีอุณหภูมิการทำงาน 650 องศา กำลังไฟ 2kW ความยาวโซนทำความร้อน 300 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ φ12 มม. จะสร้างพื้นที่ผิวโซนทำความร้อนประมาณ 113 ตร.ซม. ผ่านการคำนวณทางเรขาคณิต โหลดพื้นผิวเริ่มต้นสูงถึง 17.7 วัตต์/ซม.² หลังจากการแบ่งกำลัง ซึ่งเกินมาตรฐานความปลอดภัย 4–6 วัตต์/ซม.² อย่างมากสำหรับสถานการณ์ 500–650 องศา การใช้งานด้วยพารามิเตอร์นี้จะทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปที่ผนังท่ออย่างรวดเร็ว ฉนวนคาร์บอไนซ์ และความเหนื่อยหน่ายของส่วนประกอบภายในระยะเวลาอันสั้น
วิธีการปรับให้เหมาะสมที่มีประสิทธิผลสำหรับภาระพื้นผิวที่มากเกินไป มุ่งเน้นไปที่การขยายพื้นที่ทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพ บนสมมติฐานของความต้องการกำลังไฟฟ้าและอุณหภูมิทั้งหมดที่ไม่เปลี่ยนแปลง การขยายความยาวโซนทำความร้อนของท่อเดี่ยว-เป็น 600 มม. สามารถลดภาระพื้นที่หน่วยลงในช่วงเวลาที่ปลอดภัยได้อย่างมีประสิทธิภาพ การกระจายพลังงานแบบขนานหลาย-หลอดเป็นอีกรูปแบบหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพ ซึ่งจะกระจายพลังงานรวมสูงไปยังหลอดทำความร้อนหลายหลอด เพื่อหลีกเลี่ยงความหนาแน่นของความร้อน-หลอดเดียวที่มากเกินไป ทั้งสองวิธีโดยพื้นฐานแล้วแก้ปัญหาโหลดที่เกิน-มาตรฐานโดยไม่กระทบต่อความสามารถในการทำความร้อนของอุปกรณ์
การใช้พลังงานสูงโดยสุ่มสี่สุ่มห้าโดยไม่มีการคำนวณโหลดเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของฮีตเตอร์ที่อุณหภูมิสูง- การกำหนดค่าพลังงานสูง-ต้องสอดคล้องกับพื้นที่ทำความร้อนที่เพียงพอในสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูง- มาตรฐานช่วงโหลดคงที่ใช้ได้กับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-อุตสาหกรรมและสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนปานกลาง การคำนวณโหลดแบบมืออาชีพและการปรับพื้นที่ให้เหมาะสม ร่วมกับการตรวจวัดอุณหภูมิแบบไดนามิกของเทอร์โมคัปเปิล สามารถรักษาท่อทำความร้อนให้อยู่ในสถานะสมดุลความร้อนที่ปลอดภัยได้เสมอ
