ایک کیمیکل پلانٹ نے ایک جیسی سروس میں دو 4 kW PTFE وسرجن ہیٹر کا موازنہ کیا۔ دونوں کو ایک ہی وولٹیج اور واٹ کثافت کے لیے درجہ دیا گیا تھا۔ ایک استعمال شدہ معیاری میگنیشیم آکسائیڈ فلر۔ دوسرے نے ایلومینا-بڑھا ہوا فلر استعمال کیا۔ ایلومینا- سے بھرا ہوا ہیٹر اسی پاور آؤٹ پٹ پر میان کے درجہ حرارت 8–12 ڈگری کم کے ساتھ چلتا تھا، اور موصلیت کی مزاحمت کم ہونے سے پہلے یہ تقریباً دو گنا تک چلتا تھا۔ فرق پی ٹی ایف ای میان کا نہیں تھا۔ یہ وہی تھا جو اس کے اندر تھا۔
وسرجن ہیٹر میں داخلی فلر دو مقاصد کو پورا کرتا ہے: یہ دھاتی میان سے مزاحمتی عنصر کو برقی طور پر موصل کرتا ہے، اور یہ عنصر سے میان تک حرارت چلاتا ہے۔ میگنیشیم آکسائیڈ دہائیوں سے معیاری فلر رہا ہے کیونکہ یہ سستا ہے، اچھی ڈائی الیکٹرک طاقت ہے، اور اعلی درجہ حرارت کو برداشت کرتا ہے۔ لیکن MgO کی تھرمل چالکتا-تقریباً 30–40 W/m·K جب گھنے کمپیکٹ کیا جاتا ہے-سب سے زیادہ دستیاب نہیں ہے۔ ایلومینا اعلی چالکتا پیش کرتا ہے، اور اسے MgO کے ساتھ ملانے سے بجلی کی موصلیت کی قربانی کے بغیر حرارت کی منتقلی بہتر ہوتی ہے۔
PTFE ہیٹر کے اندر تھرمل راستہ
مزاحمتی تار سے پیدا ہونے والی حرارت کو عمل کے سیال تک پہنچنے سے پہلے تین تہوں کو عبور کرنا چاہیے: MgO یا ایلومینا فلر، اندرونی عنصر کی دھاتی میان، اور PTFE بیرونی میان۔ PTFE دیوار سب سے بڑی تھرمل رکاوٹ ہے، لیکن فلر قابل پیمائش مزاحمت کا حصہ ہے۔
6 ملی میٹر قطر اور 1.5 ملی میٹر فلر اینولس والے ایک عام عنصر کے لیے، MgO میں 1.2 W/cm² پر درجہ حرارت کی گراوٹ تقریباً 8–12 ڈگری ہے۔ PTFE دیوار کے پار گراوٹ 12-18 ڈگری ہے۔ کنویکٹیو باؤنڈری پرت میں گراوٹ 10-20 ڈگری ہے۔ کل میان-سے-بلک گیپ: 30–50 ڈگری۔
MgO کو ایلومینا-بڑھے ہوئے فلر سے تبدیل کرنے سے فلر کا حصہ 30–50% کم ہو جاتا ہے۔ کل فرق 3-6 ڈگری تک گر جاتا ہے۔ یہ کمی چھوٹی لگ سکتی ہے، لیکن اس کا ترجمہ براہ راست کم میان درجہ حرارت میں ہوتا ہے-اور کم میان کے درجہ حرارت کا مطلب ہے سست پارمیشن، سست پیمانے پر جمع ہونا، اور طویل سروس لائف۔
| فلر میٹریل | تھرمل چالکتا | فلر ΔT 1.2 W/cm² پر | کل میان ΔT | رشتہ دار سروس کی زندگی |
|---|---|---|---|---|
| معیاری MgO | 30–35 W/m·K | 10-12 ڈگری | 38–48 ڈگری | بیس لائن |
| ہائی-کثافت MgO | 35–40 W/m·K | 8-10 ڈگری | 35–44 ڈگری | 1.1–1.2× |
| ایلومینا-بہتر MgO | 40–50 W/m·K | 6-8 ڈگری | 32–40 ڈگری | 1.3–1.5× |
| اعلی-پاکیزہ ایلومینا۔ | 50–60 W/m·K | 5–7 ڈگری | 30–38 ڈگری | 1.4–1.6× |
فلر تھرمل چالکتا اور میان کے درجہ حرارت اور سروس کی زندگی پر اس کا اثر
ایلومینا ایم جی او سے بہتر حرارت کیوں چلاتا ہے۔
ایلومینا (Al₂O₃) اپنی خالص کرسٹل شکل میں 30–35 W/m·K کی تھرمل چالکتا ہے، MgO کی طرح۔ لیکن حرارتی عناصر میں استعمال ہونے والا فلر ایک کرسٹل نہیں ہے-یہ ایک کمپیکٹڈ پاؤڈر ہے۔ موثر تھرمل چالکتا کا انحصار ذرہ کے سائز، پیکنگ کثافت اور ذرات کے درمیان رابطے پر ہوتا ہے۔
ایلومینا کے ذرات MgO ذرات سے سخت اور زیادہ کونیی ہوتے ہیں۔ وہ زیادہ گھنے پیک کرتے ہیں اور ملحقہ ذرات کے درمیان زیادہ رابطہ پوائنٹس بناتے ہیں۔ زیادہ رابطہ پوائنٹس کا مطلب ہے گرمی کے بہاؤ کے لیے مزید راستے۔ نتیجہ کمپیکٹڈ فلر میں اعلی موثر تھرمل چالکتا ہے۔
ایلومینا میں MgO سے زیادہ درجہ حرارت پر بہتر ڈائی الیکٹرک طاقت بھی ہے۔ یہ فلر کو برقی خرابی کے خطرے کے بغیر زیادہ گھنے کمپیکٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے، جو تھرمل چالکتا کو مزید بہتر بناتا ہے۔
| فلر پراپرٹی | ایم جی او | ایلومینا-بہتر | خالص ایلومینا۔ |
|---|---|---|---|
| ذرہ سختی | اعتدال پسند | اعلی | بہت اعلیٰ |
| پیکنگ کثافت | 2.8–3.1 g/cm³ | 3.0–3.3 g/cm³ | 3.2–3.5 g/cm³ |
| ڈائی الیکٹرک طاقت | 15-20 kV/mm | 18–22 kV/mm | 20-25 kV/mm |
| نمی جذب | ہائیگروسکوپک | اعتدال پسند | کم |
| رشتہ دار لاگت | کم | اعتدال پسند | اعلی |
وسرجن ہیٹر عناصر کے لیے فلر مادی خصوصیات کا موازنہ
میان کے درجہ حرارت اور سروس کی زندگی پر اثر
میان کے درجہ حرارت میں 5-10 ڈگری کی کمی اہم نہیں لگ سکتی، لیکن اس کا سروس لائف پر غیر متناسب اثر پڑتا ہے۔ پارمیشن اور کیمیائی حملے تھرمل طور پر چالو ہوتے ہیں۔ میان کے درجہ حرارت میں ہر 10 ڈگری کی کمی پارگمیشن کی شرح کو تقریباً نصف کر دیتی ہے۔ آپریشن کے مہینوں کے دوران، اس کمی کا ترجمہ سروس کی زندگی میں خاطر خواہ توسیع ہوتی ہے۔
پیمانے پر جمع پر اثر اسی طرح ہے. ترجیحی طور پر گرم سطحوں پر اسکیل فارم۔ 8 ڈگری کولر چلانے والا ہیٹر زیادہ آہستہ آہستہ پیمانے پر جمع ہوتا ہے، جس سے ضروری صفائی کے درمیان وقفہ بڑھ جاتا ہے اور ڈپازٹ کے نیچے گرم دھبوں کے بننے کا خطرہ کم ہوتا ہے۔
| میان کے درجہ حرارت میں کمی | پارمیشن کی شرح میں تبدیلی | اسکیل جمع کرنے کی شرح میں تبدیلی | متوقع سروس لائف ایکسٹینشن |
|---|---|---|---|
| 3 ڈگری | 20% کم | 10-15% کم | 15–25% |
| 5 ڈگری | 30% کم | 15-25% کم | 25–40% |
| 8 ڈگری | 45% کم | 25–35% کم | 40–60% |
| 12 ڈگری | 60% کم | 35-50% کم | 60–90% |
میان کے درجہ حرارت میں کمی کا اثر پارمیشن، اسکیلنگ، اور سروس لائف پر
نمی مزاحمت اور ڈائی الیکٹرک استحکام
ایلومینا-بڑھے ہوئے فلرز معیاری MgO سے بہتر نمی مزاحمت بھی پیش کرتے ہیں۔ MgO ہائگروسکوپک ہے-یہ ہوا سے نمی جذب کرتا ہے اور PTFE میان میں گھسنے والے عمل کے سیالوں سے۔ ایلومینا کم نمی جذب کرتا ہے اور مرطوب ماحول میں اپنی ڈائی الیکٹرک طاقت کو بہتر طور پر برقرار رکھتا ہے۔
یہ خاص طور پر PTFE ہیٹر میں اہم ہے، جہاں پراسیس فلویڈ اور فلر کے درمیان میان واحد رکاوٹ ہے۔ اگر نمی فلر تک پہنچ جائے تو موصلیت کی مزاحمت کم ہو جاتی ہے۔ ایک فلر جو نمی کو جذب کرنے کے خلاف مزاحمت کرتا ہے وہ زیادہ دیر تک موصلیت کی مزاحمت کو برقرار رکھتا ہے، زمینی خرابی کے دورے ہونے سے پہلے وقت کو بڑھاتا ہے۔
جب ایلومینا-بڑھے ہوئے فلرز قیمت کے قابل ہوتے ہیں۔
ایلومینا-بڑھے ہوئے فلرز حرارتی عنصر کی قیمت میں 10-20% اضافہ کرتے ہیں۔ فائدہ-طویل سروس لائف اور میان کا کم درجہ حرارت-مطالبہ ایپلی کیشنز میں لاگت کا جواز پیش کرتا ہے جہاں ہیٹر کی تبدیلی مہنگی یا خلل ڈالتی ہے۔
ہلکی خدمت میں-کم درجہ حرارت، کم چپکنے والی، صاف مائعات-فائدہ کم ہوتا ہے اور معیاری MgO فلر کافی ہو سکتا ہے۔ جارحانہ خدمت میں-زیادہ درجہ حرارت، چپکنے والے سیال، پیمانے-کیمسٹری بنانے والے-ایلومینا-بڑھا ہوا فلر قابل پیمائش بہتری فراہم کرتا ہے۔
| درخواست | معیاری MgO | ایلومینا-بہتر | سفارش |
|---|---|---|---|
| پانی سے کلی کرنا،<60°C | کافی | معمولی فائدہ | معیاری MgO |
| تیزاب چڑھانا، 60-70 ڈگری | قابل قبول | اعتدال پسند فائدہ | ایلومینا-بہتر |
| نکل چڑھانا، 55 ڈگری | حاشیہ دار | اچھا فائدہ | ایلومینا-بہتر |
| الیکٹرولیس نکل، 88 ڈگری | غریب | اہم فائدہ | ایلومینا-بہتر |
| کرومک ایسڈ، 60 ڈگری | حاشیہ دار | اچھا فائدہ | ایلومینا-بہتر |
درخواست کے ذریعہ فلر کے انتخاب کی سفارشات
جب فلر کا انتخاب کافی نہیں ہے۔
فلر تھرمل پاتھ کا ایک جزو ہے۔ یہاں تک کہ بہترین فلر بھی PTFE میان کی تلافی نہیں کر سکتا جو بہت موٹی ہے، واٹ کی کثافت جو بہت زیادہ ہے، یا بہاؤ کی حالت جو بہت کم ہے۔ فلر میں بہتری بڑھتی ہے-یہ میان کے درجہ حرارت کو چند ڈگریوں تک کم کرتی ہے، دسیوں ڈگریوں سے نہیں۔
ایپلی کیشنز میں جہاں میان کا درجہ حرارت محفوظ حد سے کہیں زیادہ ہے، اس کا حل یہ ہے کہ واٹ کی کثافت کو کم کیا جائے، بہاؤ کو بہتر بنایا جائے، یا سطح کے رقبے کو بڑھایا جائے۔ فلر کا انتخاب ایک تطہیر ہے، درست نہیں۔
ایک حسب ضرورت پی ٹی ایف ای وسرجن ہیٹر کنفیگریشن ایلومینا-بہتر فلرز کو کم واٹ کثافت، اعلی سطحی رقبہ، اور متعدد محاذوں پر میان کے درجہ حرارت کو کم کرنے کے لیے بہتر بہاؤ تک رسائی کے ساتھ جوڑتی ہے۔ تفصیلات کے عمل میں غسل کی کیمسٹری، آپریٹنگ درجہ حرارت، بہاؤ کے حالات، اور مطلوبہ واٹج کی ضرورت ہوتی ہے۔ مطلوبہ ایپلی کیشنز والی سہولیات کے لیے، یہ امتزاج طویل ترین سروس لائف فراہم کرتا ہے۔
