Efnisval fyrir -80 gráðu skothylkihitara - það sem virkar í raun og veru
Þegar hitahylkishitari bilar við -80 gráður er orsökin sjaldan augljós að utan. Slíðrið gæti litið út fyrir að vera heil. Raflögnin kann að virðast hljóð. Samt innbyrðis hafa efniseiginleikar sem gerðu hitarinn virkan við stofuhita breyst algjörlega.
Grundvallarvandamálið er varmasamdráttur. Frá stofuhita til frosthitastigs dregst ryðfrítt stál saman um 0,3% en Inconel málmblöndur dragast saman um 0,2%. Þessi munur á samdráttarhraða milli slíðunnar, einangrunar og viðnámsvírs skapar innri þrýsting sem staðlaðar byggingar geta ekki ráðið við. Niðurstöðurnar eru ör-brot í einangruninni, eyður á viðmótunum og að lokum rafmagnsbilun.
Val á slíðri efni býður upp á mikilvægan ákvörðunarpunkt. Ryðfrítt stál 304 þjónar nægilega vel til almennrar upphitunar í iðnaði, en það verður brothætt við frosthita, sem gerir það næmari fyrir beinbrotum frá hitaáfalli eða vélrænni álagi. Austenitic einkunnir 321 og 316 bjóða upp á betri sveigjanleika vegna þess að örbygging þeirra er stöðug. Fyrir krefjandi notkun, Inconel 600 eða sérhæfðar nikkel-krómblöndur sýna yfirburða viðnám gegn hitaáfalli þegar hjólað er á milli -80 gráður og vinnuhitastig sem nær nokkur hundruð gráðum yfir núlli. Þessar málmblöndur viðhalda vélrænni heilleika yfir allt hitastigið.
Magnesíumoxíð einangrunin sem er pakkað inn í hefðbundnar einingar gangast undir fíngerðar kristalbreytingar við frosthitastig. Þjöppunartækni með mikilli-þéttleika, sem nær þéttleika sem fer yfir 3,2 grömm á rúmsentimetra, verða nauðsynlegar til að viðhalda burðarvirki. Úrvalsframleiðendur nota smíðuð byggingaraðferðir sem þjappa magnesíumoxíðdufti í hámarksþéttleika, útrýma tómum þar sem þétting gæti safnast saman. Þetta tryggir varmaflutning á skilvirkan hátt, jafnvel þegar útihitastigið reynir að draga það niður.
Viðnámsvírinn sjálfur-venjulega nikkel-krómblendi eins og NiCr 80/20-verður að sýna stöðuga rafeiginleika yfir allt hitastigið. Við -80 gráður geta nikkel-króm málmblöndur haft 10–15% minni viðnám en við umhverfishita. Hitari sem dregur 10A við 20 gráður getur dregið 11-12A þegar hann er fyrst gangsettur við frostskilyrði. Gera verður grein fyrir þessari kaldræsingarhegðun í hönnun aflgjafa og stýrikerfis.
Hitastækkunarstuðullinn verður aðal hönnunarsjónarmið. Ósamræmi milli hitaslíður og nærliggjandi málmvinnslu mynda mulningskrafta meðan á kælingarstigum stendur. Innri íhlutir nota málmblöndur með samsvarandi varmaþenslustuðlum til að koma í veg fyrir innri sprungur þegar hitastig breytist. Þessar efnislýsingar hækka framleiðslukostnað, en þær draga úr endurnýjunartíðni.
Rafmagnsrof krefst sérstakrar athygli í frosta umhverfi. Staðlaðar klemmutengingar dragast saman með öðrum hraða en hitaleiðarar, sem mynda há-mótstöðumót sem mynda staðbundna hitun. Silfur-lóðaðar eða lóðaðar tengingar, innsiglaðar með epoxýsamböndum sem eru metnar fyrir hitaáfallsþol, viðhalda leiðniheilleika yfir hitastigið. Venjulegir tengiboxar og epoxýþéttingar brotna á fyrstu hitalotunum, leka raka og skapa rafmagnsáhættu. Þróaðar lausnir sem prófaðar hafa verið fyrir -sérhæfða þjöppunarþéttingu, loftþétta innsigli og -flokkaðan tengingarbúnað-með frystingu, takast á við þessi vandamál.
Efnisval í skothylki sem ætlað er fyrir -80 gráðu þjónustu snýst ekki um að velja dýrasta kostinn. Það snýst um að passa efniseiginleika við sérstakar hitaupplýsingar umsóknarinnar. Einhaus rafhitunarrörhylkishitari fyrir frystiþurrka á rannsóknarstofu hefur aðrar kröfur en fyrir lyfjafrystigeymslu, og þær eru aftur frábrugðnar prófunarbúnaði í geimferðum. Skilningur á þessum greinarmun er nauðsynlegur til að tilgreina hitara sem mun skila áreiðanlegum árangri yfir ætlaðan endingartíma.
