কিভাবে একটি 316 স্টেইনলেস স্টীল চাদরযুক্ত হিটারের ভিতরে ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড কম্প্যাকশন ঘনত্ব অস্তরক শক্তি এবং তাপ স্থানান্তর অভিন্নতার সাথে সম্পর্কযুক্ত

ডুয়াল-ফাংশন পারফরমেন্স ভেরিয়েবল: অভ্যন্তরীণ সিরামিক প্যাকিং

ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড (MgO) পাউডার প্রতিরোধের তার এবং 316 স্টেইনলেস স্টীল চাদরযুক্ত বৈদ্যুতিক হিটিং টিউবগুলির ভিতরের খাপের প্রাচীরের মধ্যে বৃত্তাকার স্থান পূরণ করে, এটি কেবল একটি বৈদ্যুতিক নিরোধকই নয় বরং এটির কম্প্যাকশন ঘনত্বের সাথে একই সাথে দুটি বিপরীত চরিত্রগত কার্যকারিতা নিয়ন্ত্রণ করে একটি গুরুত্বপূর্ণ কার্যকরী উপাদান। কম্প্যাকশনের ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে বৈদ্যুতিক নিরোধক প্রতিরোধ ক্ষমতা (মেগোহমগুলিতে) বৃদ্ধি পায়। কম্প্যাক্টেড MgO স্ফটিকগুলির সাথে, আয়নাইজেশন ফুটো বর্তমান পাথগুলির জন্য কোন বায়ু স্থান নেই। MgO স্তর জুড়ে তাপ পরিবাহিতাও ঘনত্বের ঘনত্বের সাথে বৃদ্ধি পায় যেমন ঘন-থেকে-সংলগ্ন স্ফটিকগুলির মধ্যে কঠিন যোগাযোগ বায়ু ফাঁক জুড়ে পরিবাহনের চেয়ে অনেক বেশি দক্ষতার সাথে তাপ সঞ্চালন করে। কিন্তু অত্যধিক কম্প্যাকশন ঘনত্ব সোয়াজিং প্রক্রিয়ায় প্রতিরোধের তার বা খাপের যান্ত্রিক ক্ষতির জন্য একটি হুমকি। এই কাগজটি MgO প্যাকিং ঘনত্ব এবং হিটার কর্মক্ষমতার মধ্যে সম্পর্ক মূল্যায়ন করে এবং একটি স্পেসিফিকেশন ফ্রেমওয়ার্ক প্রদান করে যা 316টি চাদরযুক্ত হিটারের জন্য বৈদ্যুতিক নিরাপত্তা এবং তাপ দক্ষতা উভয়ই নিশ্চিত করে।

কম্প্যাকশন ঘনত্ব এবং এর পরিমাপের জন্য শারীরিক ভিত্তি

The magnesium oxide powder, which is first put into a straight or coiled sheath assembly, has a bulk density of around 1.6-1.8 g/cm 3 , filling about 50-55 % of the annular volume, the balance being interstitial air. The MgO crystals are mechanically compressed to a final density of 2.8‐3.2 g/cm3, i.e. 85‐95 % of the theoretical crystal density of 3.58 g/cm3, in a swaging or rolling process reducing the sheath outer diameter by 10‐25 %. The basic quality parameter is the compaction density ratio – actual density to theoretical density. At compaction densities below 2.6 g/cm3 (around 73% of theoretical) the MgO matrix possesses interconnecting gaps which allow for the absorption of moisture from the atmosphere. Absorbed water causes a substantial reduction in electrical resistivity, from >পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় 1000 megohms<1 megohm, triggering ground fault circuit disruption or nuisance tripping. Crushing force applied to MgO crystals surpasses their fracture strength at compaction densities above 3.2 g/cm3 (89 % of theoretical) and microcracks are generated that increase the void volume and impair long-term insulating stability. For 316 sheathed heaters, the best compaction density range is 2.9-3.1 g/cm3, achieved by a controlled swaging reduction of 15-18 % and verified by density measurement on randomly chosen heaters (usually by weighing a known volume of MgO taken from a destructively tested unit).

কম্প্যাকশন অবস্থার একটি ফাংশন হিসাবে বৈদ্যুতিক নিরোধক প্রতিরোধ

MgO কম্প্যাকশন ঘনত্ব এবং বৈদ্যুতিক নিরোধক প্রতিরোধের মধ্যে সম্পর্ক একটি সূচকীয় বক্ররেখা। একটি ঠান্ডা (25 ডিগ্রী) 316 শিথের সাধারণ অন্তরক প্রতিরোধ ক্ষমতা 2.6 g/cm^3 এ 50-200 megohms, অনেক শিল্প ব্যবহারের জন্য সবেমাত্র সহনীয়, কিন্তু আর্দ্রতার প্রতি খুব সংবেদনশীল। ঠান্ডা নিরোধক প্রতিরোধ ক্ষমতা 2.9 g/cm3 এ 500-2000 megohms-এ বেড়ে যায়, যা আর্দ্র পরিস্থিতির জন্য একটি ভাল বাফার প্রদান করে। নিরোধক প্রতিরোধ সাধারণত 3.1 g/cm3 এ 5000 megohms এর বেশি হয় যা খুব ভাল উত্পাদন মানের। তাপমাত্রা নির্ভরতা কম গুরুত্বপূর্ণ নয়: যখন হিটারটি 400-600 ডিগ্রি তাপমাত্রায় (অভ্যন্তরীণ MgO তাপমাত্রা) কাজ করে তখন অন্তরক প্রতিরোধ ক্ষমতা তিন থেকে চারটি মাত্রায় হ্রাস পায়। একটি ভাল কম্প্যাক্টেড হিটারের (3.0 g/cm³) 500 ডিগ্রিতে 5-10 মেগোহম থাকে, যা 240 VAC-তে 0.5 mA-এর বেশি লিকেজ কারেন্ট প্রতিরোধ করতে যথেষ্ট। একটি দুর্বলভাবে কম্প্যাক্টেড হিটার (2.7 g/cm3) একই তাপমাত্রায় 0.1 megohm এর নিচে ডুবতে পারে এবং বেশ কয়েকটি মিলিঅ্যাম্পিয়ারের লিকেজ কারেন্ট রয়েছে, যা গ্রাউন্ড ফল্ট প্রতিরোধকারী ডিভাইসগুলিকে ট্রিপ করবে বা, ভিত্তিহীন সিস্টেমে, বৈদ্যুতিক শক বিপদ সৃষ্টি করবে। আর্দ্রতার প্রতি সংবেদনশীলতাও গুরুত্বপূর্ণ। একটি হিটার 2.8 গ্রাম/সেমি 3 তে সংকুচিত এবং 80 শতাংশ আপেক্ষিক আর্দ্রতার সংস্পর্শে 48 ঘন্টার জন্য 0.5 থেকে 1.0 শতাংশ আর্দ্রতা গ্রহণ করতে পারে, যা 10 মেগোহম এর নীচে নিরোধক প্রতিরোধকে হ্রাস করে। 3.0 g/cm^3 তে একই হিটার শুধুমাত্র 0.1-0.2% আর্দ্রতা শোষণ করে এবং এটি> 100 মেগোহম। আউটডোর বা ওয়াশডাউন অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য 316টি চাদরযুক্ত হিটারগুলির জন্য, 3.0 গ্রাম/সেমি 3 এর ন্যূনতম কমপ্যাকশন ঘনত্ব সহ একটি সিল করা সমাপ্তি প্রয়োজন।

কম্প্যাক্টেড এমজিও লেয়ারের মাধ্যমে তাপ পরিবাহিতা

কম্প্যাক্টেড MgO পাউডারের কার্যকর তাপ পরিবাহিতা ঘনত্বের একটি উল্লেখযোগ্য ফাংশন এবং তাপমাত্রার একটি ফাংশন। 400 ডিগ্রীতে তাপ পরিবাহিতা প্রায় 2.5-3.0 W/m·K-এ 2.6 g/cm³- কঠিন MgO (প্রায় 40 W/m·K) থেকে অনেক কম কারণ বায়ু স্থানগুলি (তাপ পরিবাহিতা 0.03 W/m·K) তাপ নিরোধক হিসাবে কাজ করে:{3}/5cm/5cm. 3.1 g/cm3 পরিবাহিতা: 6.5–7.5 W/m·K এই পার্থক্যটি সরাসরি MgO স্তরের তাপমাত্রা হ্রাসের পার্থক্যে প্রতিফলিত হয়। 750 ডিগ্রিতে একটি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের তারের সাথে একটি সাধারণ 316 খাপের জন্য 2.6 g/cm^3 ঘনত্বে 2 মিমি পুরু MgO স্তর জুড়ে তাপমাত্রা হ্রাস ~180-220 ডিগ্রি, ভিতরের খাপের প্রাচীরের তাপমাত্রা 530-570 ডিগ্রি। 3.1 g/cm 3 তে একই তাপ প্রবাহের ফলে একই তারের তাপমাত্রায় অভ্যন্তরীণ খাপের দেয়ালে তাপমাত্রার পার্থক্য মাত্র 80-100 ডিগ্রি (650-670 ডিগ্রি) হয়। একটি শীতল খাপের প্রাচীর অক্সিডেশনের হারকে স্থগিত করে, হিটারের জীবনকে দীর্ঘায়িত করে। বিকল্পভাবে, একটি নির্দিষ্ট অনুমোদনযোগ্য আবরণ তাপমাত্রার সাথে (যেমন, একটি নির্দিষ্ট তরলে স্কেলিং প্রতিরোধ করার জন্য সর্বাধিক 550 ডিগ্রি), একটি বৃহত্তর কম্প্যাকশন ঘনত্ব একটি উচ্চ শক্তি আউটপুট বা একটি ছোট হিটার খামের অনুমতি দেয়। নীচের সারণীটি MgO কম্প্যাক্টেড ঘনত্ব, ফলস্বরূপ তাপীয় কর্মক্ষমতা এবং বৈদ্যুতিক নির্ভরযোগ্যতার মধ্যে সম্পর্ককে পরিমাপ করে।

কম্প্যাকশন ঘনত্ব (g/cm3) তাত্ত্বিক ঘনত্ব MgOInsulation প্রতিরোধের % (ঠান্ডা) (megohms, শুষ্ক) 400 C এ তাপ পরিবাহিতা (W/mK) আর্দ্রতা শোষণের হার (48 ঘণ্টার পরে ভর %, 80% RH) প্রস্তাবিত অ্যাপ্লিকেশন<2.6 <73 10-50 2.0-2.8 >1.5 কোনো আর্দ্র বা আর্দ্র পরিষেবার জন্য উপযুক্ত নয়
2.6‑2.8 73‑78 50‑200 2.8‑3.8 0.8‑1.5 শুষ্ক পরিবেশে, কম আর্দ্রতার মধ্যে অ্যাপ্লিকেশন
2.8‑2.9 78‑81 200‑500 3.8‑4.5 0.4‑0.8 সাধারণ শিল্প; সিল টার্মিনালের সাথে গ্রহণযোগ্য
2.9‑3.0 81‑84 500‑2000 4.5‑5.5 0.2‑0.4 বেশিরভাগ ক্ষেত্রে জলীয় এবং আউটডোর পরিষেবার জন্য প্রস্তাবিত
3.0-3.1 84-86 2000-5000 5.5-6.5 0.1-0.2 অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য; ওয়াশডাউন, সামুদ্রিক বা উচ্চ আর্দ্রতা
3.1-3.2 86-89 >5000 6.5-7.5 <0.1 Premium quality Maximum life duration and electrical safety3.2 >89 পরিবর্তনশীল (ক্র্যাকিংয়ের কারণে হ্রাস পেতে পারে)7.0−8.0 অপ্রত্যাশিত ওভার-সংকুচিত; তারের ক্ষতির ঝুঁকি; উত্পাদন প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ এবং যাচাই পদ্ধতি এড়িয়ে চলুন

সামঞ্জস্যপূর্ণ MgO কম্প্যাকশন ঘনত্ব তিনটি উত্পাদন পরামিতির সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে অর্জন করা হয়: MgO কণার আকার বিতরণ শুরু করা, সোয়াজিংয়ের সময় হ্রাসের শতাংশ এবং সোয়াজিং পাসের সংখ্যা। বিমোডাল কণার আকারের বন্টন (200–400 µm এর 70–80% মোটা স্ফটিক এবং 20–50 µm এর 20–30% সূক্ষ্ম স্ফটিক) ফলে সোয়াজ করার আগে -প্যাকড ঘনত্ব বেশি হয় এবং লক্ষ্য পূরণের জন্য কম ঘনত্বের প্রয়োজন হয়। সোয়াজ হ্রাস হল (প্রাথমিক OD বিয়োগ চূড়ান্ত OD)/প্রাথমিক OD 12 মিমি OD খাপের হ্রাস 10.2 মিমিতে 15%, সাধারণত MgO ঘনত্ব 1.7 থেকে 2.9-3.0 g/cm3 বৃদ্ধি করে৷ আন্তঃ-পর্যায়ের অ্যানিলগুলির সাথে দুই বা তিনটি সোয়াজিং পাসের ব্যবহার একটি ভারী হ্রাসের চেয়ে খাপের দৈর্ঘ্যের নীচে আরও অভিন্ন ঘনত্ব দেয়। যাচাইকরণ পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে অ-ধ্বংসাত্মক ক্যাপাসিট্যান্স টেস্টিং (1 kHz এ কম্প্যাক্টেড MgO-এর অস্তরক ধ্রুবক ঘনত্বের সাথে রৈখিকভাবে সম্পর্কযুক্ত) এবং প্রতিটি প্রোডাকশন লট থেকে নমুনা হিটারের ধ্বংসাত্মক বিভাগ। ক্রিটিক্যাল অ্যাপ্লিকেশানের জন্য 316টি শীথযুক্ত হিটার নির্দিষ্ট করা ক্রেতারা ASTM E12 (বা অনুরূপ) এর অধীনে 2.90‑3.10 g/cm³ এর গৃহীত পরিসরের সাথে প্রয়োগযোগ্য গুণমান নিশ্চিতকরণের জন্য একটি প্রত্যয়িত MgO ঘনত্ব পরীক্ষার রিপোর্টের প্রয়োজন হতে পারে। টার্মিনাল সিল করার পদ্ধতিটি কম্প্যাকশন ঘনত্বের সাথেও ইন্টারঅ্যাক্ট করে, কারণ একটি খোলা বা খারাপভাবে সিল করা টার্মিনাল আর্দ্রতা অনুপ্রবেশের অনুমতি দেয় যা এমনকি ভাল-সংকুচিত MgO কাটিয়ে ওঠে, যেখানে একটি ভাল সিল করা টার্মিনাল (ইপোক্সি, সিলিকন বা গ্লাস) প্রাথমিক শুষ্ক নিরোধক প্রতিরোধকে স্থায়ীভাবে রাখে।

অপারেটিং হিটার এবং খারাপ কম্প্যাকশনের লক্ষণ + ব্যর্থতা বিশ্লেষণ

ইতিমধ্যে ব্যবহার করা হিটারগুলিতে অপর্যাপ্ত MgO কম্প্যাকশন ঘনত্বের তিনটি ক্ষেত্র-পরিলক্ষণযোগ্য উপসর্গ রয়েছে. 1. মাঝে মাঝে গ্রাউন্ড ফল্ট ট্রিপিং যা উচ্চ আর্দ্রতার সময় বা হিটারটি রাতারাতি বন্ধ থাকলে (MgO-এর মধ্যে আর্দ্রতা ঘনীভূত করার জন্য) সময় খারাপ হয়ে যায়, কিন্তু হিটারের এক ঘণ্টা পরে (এক ঘণ্টার মউশিং করার পরে) পরিষ্কার হয়ে যায়। দ্বিতীয়টি হ'ল টার্মিনাল শেষ ক্ষয় বা সমাপ্তির কাছাকাছি 316 খাপের সবুজ বিবর্ণতা। এটি একটি ইঙ্গিত যে ইলেক্ট্রোলাইটিক লিকেজ কারেন্ট একটি স্যাঁতসেঁতে MgO রুটের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়েছে। তৃতীয়ত, এটির স্থানীয়কৃত হট স্পট রয়েছে, যা খাপের উপর বিবর্ণতার ব্যান্ড হিসাবে দেখা যেতে পারে অসম কম্প্যাকশন ঘনত্ব অ-অভিন্ন তাপ পরিবাহিতা বাড়ে, যা প্রতিরোধের তারকে কম ঘনত্বের এলাকায় গরম হতে দেয়, যখন উচ্চ ঘনত্বের এলাকায় ঠান্ডা থাকে। বিভিন্ন পয়েন্টে MgO অপসারণ এবং ঘনত্ব পরিমাপ করে একটি নিষ্ক্রিয় হিটারের ধ্বংসাত্মক অধ্যয়ন মূল কারণটি নিশ্চিত করে। দৈর্ঘ্য বরাবর ±0.15 g/cm3 এর চেয়ে বেশি ঘনত্বের পার্থক্য দুর্বল উত্পাদন নিয়ন্ত্রণের নির্দেশক। এই পরিস্থিতিতে উত্তর হল ফিল্ডে হিটারটি ঠিক করা নয় বরং এটিকে একটি প্রদানকারীর দ্বারা প্রতিস্থাপন করা যা একটি নিয়ন্ত্রিত প্রক্রিয়া প্যারামিটার হিসাবে কম্প্যাকশন ঘনত্বকে নির্দিষ্ট করে এবং যাচাই করে৷

উপসংহার: একটি মূল গুণমান বৈশিষ্ট্য হিসাবে MgO কম্প্যাকশন ঘনত্ব

ভিতরে MgO পাউডারের কম্প্যাকশন ঘনত্ব 316 স্টেইনলেস স্টীল পরিহিত বৈদ্যুতিক গরম করার টিউবের জন্য একটি ছোট উৎপাদন বৈশিষ্ট্য নয় - এটি বৈদ্যুতিক নিরাপত্তা এবং তাপীয় কর্মক্ষমতা উভয়েরই একটি প্রাথমিক ফ্যাক্টর। -কম্প্যাক্টেড MgO আর্দ্রতা শোষণ করে, নিরোধক প্রতিরোধের ড্রপ এবং বৈদ্যুতিক ফুটো উদ্বেগ দেখা দেয়। এটি কম -কম্প্যাকশন এবং দুর্বল তাপীয় পরিবাহনের দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে তার একই তাপ আউটপুটের জন্য আরও গরম হয়, যার ফলে দ্রুত অক্সিডেশন হয় এবং হিটারের আয়ু কমে যায়। কম্প্যাকশনের সর্বোত্তম ঘনত্ব 2.9-3.1 g/cm 3 হল সর্বাধিক বৈদ্যুতিক নির্ভরযোগ্যতা এবং কার্যকর তাপ পরিবহনের মধ্যে একটি সমঝোতা। আর্দ্রতা, জলীয় নিমজ্জন, বা বহিরঙ্গন এক্সপোজার প্রয়োজন এমন যেকোন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য হিটার নির্বাচনকারী ইঞ্জিনিয়ারদের ন্যূনতম ঘনত্বের প্রয়োজনীয়তা (যেমন, প্রতি লটে এক ইউনিটের ধ্বংসাত্মক পরীক্ষার দ্বারা বৈধ 3.0 g/cm³) এবং একটি টার্মিনাল সিল করার প্রয়োজনীয়তা উল্লেখ করা উচিত। এখানে বর্ণিত দৃষ্টান্তটি MgO কম্প্যাকশন ঘনত্বকে পরিমাপযোগ্য কর্মক্ষমতা ফলাফলের সাথে সম্পর্কিত করতে সক্ষম, যা ক্রেতাদের সেই হিটারগুলিকে চিহ্নিত করতে দেয় যা অভ্যন্তরীণ নিরোধকের বিচ্ছিন্নতার কারণে শীঘ্রই ব্যর্থ হবে তাদের বিরুদ্ধে কঠোর সেটিংসে স্থায়ী হওয়ার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে৷