อิทธิพลของความเย็น-ความเครียดจากวงจรร้อนต่อเครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์พิกัด -30 องศา
การดำเนินการหยุด-การเริ่มวงจร-ระยะยาวเป็นสถานะการทำงานทั่วไปขององค์ประกอบความร้อนในอุปกรณ์ไครโอเจนิกทางอุตสาหกรรม เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์จำนวนมากที่ทำงานได้ตามปกติในการทดสอบอุณหภูมิต่ำ-ระยะสั้น-ในระยะสั้น-ต้องทนทุกข์ทรมานจากความเสียหายของโครงสร้างและประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลงหลังจากผ่านรอบความเย็น-ร้อนหลายพันรอบที่ -30 องศา ทีมวิศวกรส่วนใหญ่ถือว่าปัญหาเกิดจากข้อบกพร่องด้านคุณภาพผลิตภัณฑ์ ในขณะที่สาเหตุที่แท้จริงอยู่ที่ความล้มเหลวในการจับคู่-การออกแบบโครงสร้างป้องกันความเครียดระดับมืออาชีพและพารามิเตอร์ความหนาแน่นของพลังงานมาตรฐานสำหรับเครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ในสภาวะการทำงานแบบวงจรที่อุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษ
ความเครียดจากวงจรความร้อนเย็น-เป็นสาเหตุสำคัญของส่วนประกอบการทำความร้อนในสภาพแวดล้อม -30 องศา แตกต่างจากการทำงานของ-อุณหภูมิห้อง การสตาร์ท-การหยุดแต่ละครั้งของตัวทำความร้อนแบบตลับในสภาวะอุณหภูมิต่ำพิเศษ-จะทำให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิอย่างมากภายในส่วนประกอบ เมื่อปิดเครื่อง เครื่องทำความร้อนแบบตลับทั้งหมดจะถูกทำให้เย็นลงจนสุดที่ -30 องศา และวัสดุภายในทั้งหมดจะอยู่ในสถานะหดตัวที่อุณหภูมิต่ำ เมื่อเปิดเครื่อง ลวดทำความร้อนภายในจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่เปลือกด้านนอกและชั้นไส้ยังคงอยู่ในสถานะแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำ ความแตกต่างของอุณหภูมิทันทีทันใดนี้ก่อให้เกิดการอัดขึ้นรูปสลับกันอย่างรุนแรงและความเครียดจากแรงดึงบนโครงสร้างภายในของเครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์
ความหนาแน่นของพลังงานพื้นผิวจะกำหนดขนาดของความเค้นแบบวงจรของเครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์โดยตรง การตรวจสอบทางอุตสาหกรรมแสดงให้เห็นว่าเครื่องทำความร้อนแบบหลอดที่มีความหนาแน่นของพลังงานคงที่อยู่ที่ 5–7 วัตต์/ซม.² มีความผันผวนของความเค้นแบบวงจรน้อยที่สุดในสภาพแวดล้อม -30 องศา เครื่องทำความร้อนแบบตลับที่มีความหนาแน่นของพลังงานเกิน 7 วัตต์/ซม.² มีความเร็วในการทำความร้อนภายในเร็วเกินไป และแรงขยายตัวเนื่องจากความร้อนทันทีนั้นเกินกว่าความสามารถในการรับน้ำหนักของชั้นเติมแมกนีเซียมออกไซด์มาก หลังจากทำซ้ำหลายรอบ รอยแตกขนาดเล็กจะปรากฏขึ้นในชั้นฉนวน ซึ่งจะค่อยๆ ขยายตัวและนำไปสู่การพังทลายของฉนวนและไฟฟ้ารั่วในที่สุด
เครื่องทำความร้อนแบบหลอดที่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า 5 วัตต์/ซม.² ต้องเผชิญกับความเสียหายแบบวงจรอีกประเภทหนึ่ง พลังงานความร้อนไม่เพียงพอนำไปสู่วงจรการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ยาวนาน ส่วนประกอบการทำความร้อนอยู่ในสถานะการให้ความร้อนโดยใช้พลังงานต่ำ-และสมดุลการสูญเสียความร้อนอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน และวัสดุอยู่ในสถานะการขยายตัวและการหดตัวช้าซ้ำๆ ความเหนื่อยล้าจากความเครียดความถี่ต่ำ-ในระยะยาวนี้จะทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของวัสดุเปลือกและไส้ภายในที่หลวม ส่งผลให้ประสิทธิภาพการนำความร้อนลดลงและการตอบสนองต่ออุณหภูมิล่าช้า
เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำพิเศษพิเศษ-ระดับมืออาชีพปรับโครงสร้างภายในให้เหมาะสมโดยเฉพาะสำหรับความเครียดจากวงจรร้อน- กระบวนการม้วนสม่ำเสมอแบบแบ่งส่วนถูกนำมาใช้เพื่อกระจายภาระความร้อน หลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นและความเข้มข้นของความเครียดที่มากเกินไป ชั้นเติมแมกนีเซียมออกไซด์ที่อัดแน่นด้วยความดันสูง-มีความสามารถในการต้าน-การเปลี่ยนรูปความเค้นสูง ซึ่งสามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้ในระหว่างการหดตัวที่อุณหภูมิต่ำ-ซ้ำๆ และการขยายตัวที่อุณหภูมิสูง- ปลอกสเตนเลสสตีลที่มีความเสถียร-ที่อุณหภูมิต่ำสามารถต้านทานความล้าของโลหะที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามวงจรในระยะยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในการใช้งานจริงทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์ต่างๆ เช่น ห้องทดสอบการจำลองสภาพแวดล้อม-อุณหภูมิต่ำ ระบบทำความร้อนต้าน-การแช่แข็งของท่อกลางแจ้ง และโต๊ะทดสอบความต้านทานความเย็นของรถยนต์ ล้วนจำเป็นต้องทำงานรอบร้อน-ด้วยความเย็นบ่อยครั้ง สถานการณ์เหล่านี้มีข้อกำหนดที่สูงมากเกี่ยวกับประสิทธิภาพการป้องกันความเหนื่อยล้าของเครื่องทำความร้อนแบบตลับ และต้องติดตั้งผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นของพลังงานมาตรฐาน 5–7W/cm² และการออกแบบการป้องกันความเค้นแบบวงจร-
ข้อกำหนดการทำงานในแต่ละวันยังส่งผลต่ออายุการใช้งานแบบเป็นรอบของเครื่องทำความร้อนแบบตลับอุณหภูมิต่ำพิเศษ-ด้วย โหมดการจ่ายไฟที่เริ่มช้าสามารถลดผลกระทบจากความเครียดที่เกิดขึ้นในทันทีได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่การเปิดและปิดเครื่อง-และปิดเครื่อง-ในทันทีบ่อยครั้งจะช่วยเร่งความเมื่อยล้าของโครงสร้างได้อย่างมาก การจับคู่ช่องว่างในการติดตั้งและสภาวะการกระจายความร้อนอย่างเหมาะสมสามารถสร้างสมดุลระหว่างความแตกต่างของอุณหภูมิภายในและภายนอกของเครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ และลดการสูญเสียความเค้นแบบวนรอบ
การทำงานที่เสถียรของเครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ในระยะยาว -30 องศาเย็น- ในสถานการณ์รอบร้อน- ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าความหนาแน่นของพลังงานที่ได้มาตรฐานและการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างต้าน-ความเครียดระดับมืออาชีพ โซลูชันการออกแบบที่ปรับแต่งได้สามารถจัดหาได้ตามความถี่ของรอบการทำงานจริงและระยะเวลาการทำงานของอุปกรณ์อุตสาหกรรม เพื่อให้มั่นใจว่าองค์ประกอบความร้อนจะทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพในระยะยาว
