ঠান্ডার পদার্থবিদ্যা-উষ্ণতা শুরু করুন - আসলে ভিতরে কী ঘটে

ঘরের তাপমাত্রায় একটি কার্তুজ হিটার একটি সাধারণ ডিভাইস। শক্তি প্রয়োগ করুন, এবং এটি গরম হয়ে যায়। ভোল্টেজ, কারেন্ট এবং রেজিস্ট্যান্সের মধ্যে সম্পর্ক ওহমের সূত্র অনুসরণ করে। ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড নিরোধকের মাধ্যমে প্রতিরোধের তার থেকে তাপ ধাতুর আবরণে এবং সেখান থেকে পার্শ্ববর্তী উপাদানে স্থানান্তরিত হয়। সরল

মাইনাস 60 ডিগ্রিতে, এই প্রক্রিয়া সম্পর্কে কিছুই আর সহজ নয়।

তাপীয় শক যা সবকিছু পরিবর্তন করে

ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় ঠাণ্ডা করা একটি প্রতিরোধের তারে ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হলে, তারের পৃষ্ঠে অবিলম্বে তাপ তৈরি হতে শুরু করে। ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড নিরোধক এবং এর চারপাশে ধাতব আবরণ, তবে একই ঠান্ডা তাপমাত্রায় শুরু হয়। অপারেশনের প্রথম কয়েক সেকেন্ডের সময়, উপাদান ইন্টারফেস জুড়ে তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট প্রতি সেন্টিমিটার 500 ডিগ্রি সেলসিয়াস অতিক্রম করতে পারে।

এই দ্রুত তাপমাত্রা পরিবর্তন তাপীয় শক তৈরি করে যা স্ট্যান্ডার্ড ডিজাইনগুলি পরিচালনা করতে পারে না। খাপের উপাদানগুলি ফাটল, অভ্যন্তরীণ সংযোগগুলি ভেঙে যায় এবং অন্তরক বৈশিষ্ট্যগুলি হ্রাস পায়।

ডিফারেনশিয়াল এক্সপেনশন যা স্ট্রেস তৈরি করে

ঠান্ডা হলে বিভিন্ন উপকরণ বিভিন্ন হারে সঙ্কুচিত হয়। একটি কার্টিজ হিটার একাধিক উপকরণ ব্যবহার করে - খাপ ধাতু, সিরামিক নিরোধক, প্রতিরোধের তার এবং সীল উপকরণ - প্রত্যেকটির নিজস্ব তাপ সম্প্রসারণ সহগ। যখন হিটার ঘরের তাপমাত্রা থেকে মাইনাস 60 ডিগ্রিতে চলে যায়, তখন এই উপকরণগুলি বিভিন্ন হারে সংকুচিত হয়।

ঘরের তাপমাত্রা থেকে ক্রায়োজেনিক অবস্থায় তাপীয় সংকোচন স্টেইনলেস স্টিলের জন্য প্রায় 0.3% এবং ইনকোনেল অ্যালয়গুলির জন্য 0.2%। খাপ, নিরোধক এবং রেজিস্ট্যান্স তারের সংকোচনের এই পার্থক্যটি অভ্যন্তরীণ চাপ তৈরি করে যা স্ট্যান্ডার্ড নির্মাণগুলি পরিচালনা করতে পারে না।

ফাটল বা বৈদ্যুতিক সমস্যা তৈরি করে এমন অভ্যন্তরীণ স্ট্রেন তৈরি না করেই ডিজাইনকে অবশ্যই এই বিভিন্ন সংকোচনের জন্য দায়ী করতে হবে।

রেজিস্ট্যান্স যা তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়

গরম করার উপাদানের বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়। নিকেল-ক্রোমিয়াম অ্যালয়, কার্টিজ হিটার রেজিস্ট্যান্স তারের জন্য আদর্শ উপাদান, ঠান্ডা হলে এর প্রতিরোধ ক্ষমতা কম থাকে। মাইনাস 60 ডিগ্রিতে, প্রতিরোধ ক্ষমতা ঘরের তাপমাত্রার তুলনায় 10-15% কম হতে পারে।

একটি হিটার যা ঘরের তাপমাত্রায় 10 amps ড্র করে তা প্রচন্ড ঠান্ডায় প্রাথমিক শুরুর সময় 11-12 amps ড্র করতে পারে। এই ইনরাশ কারেন্ট - যা স্বাভাবিক অপারেটিং কারেন্টের 5 থেকে 8 গুণ হতে পারে - সার্কিট ব্রেকার বা ক্ষতি নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমগুলিকে ট্রিপ করতে পারে যা এটির জন্য ডিজাইন করা হয়নি।

এই বৈশিষ্ট্যটি ক্রায়োজেনিক পরিবেশের তাপীয় সিঙ্কের প্রভাবকে অতিক্রম করার জন্য দরকারী, তবে এটি তারের উপর আরও চাপ দেয় এবং অস্থায়ী ওভারলোডগুলি পরিচালনা করতে পারে এমন নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার প্রয়োজন হয়।

তাপ স্থানান্তর যা পরিবেশের সাথে লড়াই করে

মাইনাস 60 ডিগ্রিতে আশেপাশের উপাদান একটি আক্রমণাত্মক তাপ সিঙ্ক হিসাবে কাজ করে। এটি বায়ু বা উষ্ণ পদার্থের চেয়ে দ্রুত হিটার থেকে তাপ শক্তিকে টানে। লক্ষ্য তাপমাত্রায় পৌঁছানোর এবং বজায় রাখার জন্য, হিটারকে অবশ্যই কঠোর পরিশ্রম করতে হবে - যার মানে উচ্চতর ওয়াট ঘনত্ব প্রায়ই শুধুমাত্র অপারেটিং তাপমাত্রা অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয়।

কিন্তু উচ্চ ওয়াট ঘনত্ব অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলিতে আরও চাপ দেয়। রেজিস্ট্যান্স ওয়্যারটি স্থানীয়ভাবে হট স্পট তৈরি করতে পারে যা নিরাপদ তাপমাত্রা অতিক্রম করে এমনকি যখন বাইরের আবরণ এখনও ঠান্ডা পরিবেশের বিরুদ্ধে লড়াই করছে।

ঠান্ডা-শুরু বাস্তবতা

মাইনাস 60 ডিগ্রিতে কার্টিজ হিটার শুরু করা ঘরের তাপমাত্রায় শুরু করার মতো নয়। তাপীয় শক, ডিফারেনশিয়াল প্রসারণ, প্রতিরোধের পরিবর্তন এবং তাপ স্থানান্তর চ্যালেঞ্জগুলি এমনভাবে যোগাযোগ করে যা স্ট্যান্ডার্ড ডিজাইন অনুমানগুলির জন্য দায়ী নয়।

এই পদার্থবিদ্যা বোঝা কেন স্ট্যান্ডার্ড হিটার ব্যর্থ হয় এবং কেন বিশেষ ডিজাইনের প্রয়োজন তা ব্যাখ্যা করতে সহায়তা করে। এটাও ব্যাখ্যা করে যে কেন সঠিক নিয়ন্ত্রণ কৌশল – যেমন নরম-স্টার্ট অ্যালগরিদম যা ধীরে ধীরে শক্তি বাড়ায় – তা হিটারের আয়ু উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত করতে পারে।