ماشین‌حساب بار سطحی المنت

رابطه

بار سطحی (W/cm²) = توان (وات) ÷ (π × قطر غلاف × طول گرم)

قطر و طول گرم را بر حسب سانتی‌متر بگذارید، نه میلی‌متر. حاصل داخل پرانتز، سطح بیرونی بخش گرم لوله است — همان سطحی که حرارت باید از آن بیرون برود.

اگر چند المنت بار را با هم می‌برند، اول توان کل را بر تعداد المنت‌ها تقسیم کنید. هر المنت فقط سهم خودش را می‌برد.

یک مثال کامل

المنت کارتریجی ۲۰۰۰ وات، با قطر ۱۶ میلی‌متر و ۲۰۰ میلی‌متر طول گرم:

• قطر: ۱٫۶ سانتی‌متر، طول گرم: ۲۰ سانتی‌متر
• سطح: π × ۱٫۶ × ۲۰ = ۱۰۰٫۵ سانتی‌متر مربع
• بار سطحی: ۲۰۰۰ ÷ ۱۰۰٫۵ = ۱۹٫۹ وات بر سانتی‌متر مربع

این عدد داخل قالب فولادی مشکلی ندارد، چون فولاد ۸ تا ۲۰ را تحمل می‌کند. همین المنت را داخل روغن بگذارید، ظرف چند روز روغن را روی خودش کربن می‌کند.

چرا محیط کاری حد مجاز را تعیین می‌کند

حرارت باید از غلاف وارد چیزی شود که دورش را گرفته، و چیزهای مختلف با سرعت‌های خیلی متفاوتی آن را می‌پذیرند. آب در گردش ۸ تا ۱۲ وات بر سانتی‌متر مربع را تمام روز می‌گیرد. آب ساکن کمتر، چون جریانی نیست که مایع سرد را دوباره به سطح برساند. روغن سنگین ۱ تا ۲، چون روغنی که کنار غلاف داغ می‌ماند تجزیه می‌شود و کربن به جا می‌گذارد. هوای در جریان ۳ تا ۵ — و المنت پره‌دار دقیقاً به این دلیل وجود دارد که لوله ساده نمی‌تواند حرارت کافی را به هوا بدهد.

فلز حالت سخاوتمند ماجراست. المنت کارتریجی داخل سوراخ درست ماشین‌کاری‌شده با جامدی در تماس است که حرارت را سریع می‌برد، و به همین دلیل با عددهایی کار می‌کند که المنت غوطه‌ور را نابود می‌کند.

سرسرد جزو طول گرم نیست

هر المنت میله‌ای و کارتریجی در دو انتها بخشی دارد که سیم مقاومتی داخلش نیست. این سرسردها هستند تا ترمینال خنک بماند و آب‌بندی دوام بیاورد، و هیچ حرارتی تولید نمی‌کنند. اندازه‌گیری از سر تا سر، سطح را بزرگ‌تر نشان می‌دهد و بار سطحی را کمتر از واقع — اشتباهی که همیشه به سمت خطرناک می‌لغزد.

آنچه ماشین‌حساب نمی‌بیند

فرضش این است که تمام طول گرم درست داخل محیط قرار دارد و محیط، هرجا که باید، در گردش است. المنتی که نیمی از آن بیرون مایع مانده، کارتریجی داخل سوراخ گشاد، یا حلقه‌ای که سفت روی سیلندر ننشسته، همگی با بار سطحی مؤثری بسیار بالاتر از عدد محاسبه‌شده کار می‌کنند. رسوب و کربن هم به مرور همین کار را می‌کنند. هرجا این احتمال هست، با فاصله از حد بالا طراحی کنید، نه دقیقاً روی آن.