כאשר -80 מעלות קופאת החוצה פתרונות חימום סטנדרטיים
מתקן אחסון לתרופות מאבד את בקרת הטמפרטורה ב-מקפיא של 80 מעלות. מערכת החימום לגיבוי לא מצליחה להגיב. הייצור נעצר. תרחיש זה מתרחש לעתים קרובות יותר מכפי שרבים מבינים, והאשם כמעט אף פעם אינו באיכותו של המחמם עצמו - זהו חוסר התאמה מהותי בין האופן שבו מחממי מחסניות סטנדרטיים מתוכננים לבין האופן שבו הם מתנהגים בפועל בקור קיצוני.
מחממי מחסניות סטנדרטיים מתוכננים לתנאי התחלה של-טמפרטורת החדר. המעצבים שלהם מחשבים מרווחים להתפשטות תרמית בטמפרטורות הפעלה, לא להתכווצות שקורה כאשר הכספית יורדת ל-80 מעלות. בתנאים אלה, מעטפת המתכת מתכווצת יותר מאשר הליבה הקרמית הפנימית, ועלולה ליצור רווחים שמתמלאים בהתעבות. כאשר מופעל חשמל, הלחות הופכת לקיטור, סדוקה את בידוד תחמוצת המגנזיום ויוצרת קצר חשמלי.
הבעיה הופכת חריפה במיוחד ב-80 מעלות מכיוון שזהו טווח הטמפרטורות שבו יש לאחסן דגימות ביולוגיות רבות, מוצרים פרמצבטיים וכימיקלים מיוחדים. צינור חימום חשמלי עם ראש יחיד המדורג עבור שירות סביבתי פשוט אינו יכול להתמודד עם ההלם התרמי של התנעה מתנאים אלה. בידוד תחמוצת המגנזיום ארוז בתוך יחידות קונבנציונליות עובר שינויים גבישיים עדינים בטמפרטורות אלו, מה שפוגע בחוזק הדיאלקטרי כאשר חדירת לחות מתרחשת במהלך רכיבה תרמית.
אז מה הופך מחמם מחסניות מתאים לשירות -80 מעלות? התשובה טמונה בהנדסה מיוחדת שפורמטים רגילים לא יכולים להציע. צינורות חימום חשמליים עם ראש יחיד בטמפרטורה נמוכה במיוחד משתמשים בטכניקות דחיסה של תחמוצת מגנזיום בצפיפות גבוהה, ומשיגות צפיפות העולה על 3.2 גרם לסנטימטר מעוקב. זה מבטל פערים שבהם עיבוי עלול להצטבר ומבטיח העברת חום ביעילות גם כאשר הטמפרטורה החיצונית מנסה לגרור אותו למטה.
בחירת החומר היא בעלת חשיבות קריטית. בעוד מפלדת אל חלד 304 משמשת כראוי לחימום תעשייתי כללי, Inconel 600 או סגסוגות ניקל-מתמחות עמידות מעולה בפני זעזועים תרמיים בעת רכיבה על אופניים בין -80 מעלות וטמפרטורות עבודה המגיעות לכמה מאות מעלות מעל האפס. נירוסטה 304 הופכת לשבירה בטמפרטורות קריוגניות, מה שהופך אותה לסבירות גבוהה יותר להישבר מהלם תרמי או מתח מכני. לדרגות אוסטניטיות 321 ו-316 יש גמישות טובה יותר מכיוון שהמבנה המיקרו שלהן נשאר יציב, אך היישומים התובעניים ביותר דורשים סגסוגות Inconel ששומרות על שלמות מכנית על פני כל ספקטרום הטמפרטורות.
חוט ההתנגדות עצמו-בדרך כלל סגסוגת ניקל-כרום כמו NiCr 80/20-חייב להראות תכונות חשמליות יציבות בכל טווח הטמפרטורות. ב--80 מעלות, לסגסוגות ניקל-כרום עשויות להיות עמידות נמוכה ב-10-15% מאשר בטמפרטורת הסביבה. מחמם השואב 10A ב-20 מעלות עשוי למשוך 11-12A בעת הפעלה ראשונה בתנאים קריוגניים. יש להביא בחשבון את התנהגות ההתחלה הקרה הזו בתכנון אספקת החשמל והבקרה.
ניסיון מהשטח מצביע על כך שעבור שירות רציף בטמפרטורות נמוכות קיצוניות, מומלץ לשמור על צפיפות וואט מתחת ל-40 וואט לסנטימטר רבוע, עם ירידה נוספת המומלצת עבור יישומים הכוללים רכיבה תרמית תכופה. המטרה היא לא תפוקת טמפרטורה מקסימלית- אלא פיזור חום אחיד שמונע את השיפועים התרמיים הגורמים למתח החומר.
עבור פעולות הדורשות חימום אמין ב--80 מעלות ומטה, ציון מחמם מחסנית אינו פשוט-רכישת-מדף. זה מצריך ניתוח הנדסי תרמית המביא בחשבון מסה תרמית, השפעות של גוף קירור והגיאומטריה הספציפית של היישום. תצורות ציוד שונות דורשות פתרונות חימום שונים - מה שעובד עבור מקפיא מעבדה עשוי להיות בלתי הולם לחלוטין עבור מערכת מסועים של שרשרת קר פרמצבטית. הערכה תרמית מקצועית מבטיחה שגוף החימום פועל בצורה מהימנה כאשר הדבר החשוב ביותר.
