はい、発熱体は過熱することがあります。
これは、発熱体の温度が、その発熱体が作られている材料の最大許容温度を超えた場合に起こります。
これにより、脆化、分解、相変化が起こり、故障の原因になったり、エレメントの寿命が短くなったりします。
発熱体は過熱するのか？考慮すべき4つの主な要因
1.エレメントの最高温度と炉の温度
発熱体は、加熱する炉や負荷よりも高い温度で作動するように設計されています。
これはエレメントが輻射によって熱を伝えるためで、効果的な加熱のためにはエレメントの温度が炉の温度より十分に高くなければなりません。
エレメントの温度が適切に管理されないと、材料の最高温度を超え、劣化につながる可能性があります。
2.冷却システム
過熱を防ぐため、発熱体は多くの場合、水冷フィードスルーを介して接続されます。
これらの密閉された接続は、水冷システムによってエレメントの温度を安全な範囲内に維持しながら、エレメントに電流を流します。
冷却剤が電気回路の一部になるのを防ぐには、脱イオン水やエチレングリコールなどの非導電性冷却剤を使用した、クローズドループの接地型冷却システムを使用することが重要です。
3.メンテナンスとホットスポット
定期的なメンテナンスは、損傷のチェックと適切な接続を確保するために不可欠です。
局部的な酸化、シールド、サポート不良により、発熱体にホットスポットが形成され、局部的な過熱につながることがあります。
これらのホットスポットは抵抗を増加させ、より多くの熱を発生させ、素子を損傷させる可能性があります。
適切なメンテナンスと設計により、ホットスポットの形成を最小限に抑えることができます。
4.酸化と脆化
高温での連続運転により、素子表面に強固な酸化スケールが形成され、内部金属がさらなる酸化から保護されます。
しかし、頻繁な熱サイクルは、このスケールに亀裂や剥離を生じさせ、新鮮な金属を酸化にさらし、ホットスポットの原因となります。
さらに、鉄を含む合金を加熱すると、高温で大きく脆い粒が形成され、元素が脆くなり、破断しやすくなります。
5.安全対策
炉や発熱体の過熱や損傷を防止するため、二次保護システムが導入されることがよくあります。
これらのシステムは、故障時に一次温度制御をオーバーライドしてシステムを遮断し、温度のオーバーシュートを防止します。
サーモスタットのような自動制御装置も温度を所定の範囲内に維持するために使用され、過負荷リレーやヒューズは過度の温度や短絡に対する追加的な保護を提供します。
まとめると、発熱体は高温で動作するように設計されていますが、適切に管理されないと過熱する可能性があります。
そのため、長寿命と安全な運転を確保するために、慎重な設計、メンテナンス、安全対策が必要となります。
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