Lämmityslevy keskellä vilkasta tehdasaluetta on jatkuvasti alttiina näkymättömille ilmavirroille, jotka syntyvät avoimista ovista, yläpuolella olevista tuulettimista, liikkuvasta henkilökunnasta ja ohikulkevista trukeista. Nämä näennäisesti lempeät tuulet ovat usein liian hienovaraisia suoraan havaittavaksi, mutta ne pystyvät kuitenkin poistamaan tarpeeksi lämpöenergiaa paljailta pinnoilta luodakseen pysyviä kylmiä vyöhykkeitä erityisesti levyn reunoihin, mikä johtaa epätasaiseen lämpenemiseen ja viallisiin tuotteisiin.
vaikutuksen ymmärtäminenympäristön ilman vedon lämpötila tasaisuus avoin levykäyttäytyminen on välttämätöntä tasaisen lämpötehon ylläpitämiseksi avoimissa, ei-{0}}suljetuissa lämmitysjärjestelmissä.
Lämmönhäviömekanismit avoimessa levyssä
Luonnollinen konvektio ja säteily
Avoin lämmityslevy menettää lämpöä pääasiassa seuraavista syistä:
Luonnollinen konvektio ympäröivään ilmaan
Säteilylämmönvaihto lähellä olevien pintojen kanssa
Edge{0}}parannetut konvektiiviset häviöt
Hiljaisissa olosuhteissa levyn pinnan yläpuolelle muodostuu suhteellisen vakaa lämpörajakerros. Tämä ohut kerros lämmintä ilmaa toimii eristävänä puskurina ja hidastaa edelleen lämmönhukkaa.
Tämä kerros on kuitenkin erittäin herkkä häiriöille.
Ilman vedon vaikutus
Termisen rajakerroksen hajoaminen
Kun ilman liike kulkee levyn pinnan poikki, eristävä rajakerros kuoriutuu pois.
Tuuli on lämpöjärjestelmien tarkkuuden varas, joka poistaa jatkuvasti vakaan ilmakalvon, joka säilyttää lämpötilan tasaisena.
Seurauksena:
Konvektiivinen lämmönsiirto lisääntyy jyrkästi
Paikallinen jäähdytysnopeus nousee merkittävästi
Pintalämpötila muuttuu epätasaiseksi{0}}
Reuna-alueet jäähtyvät nopeammin kuin keskusta
Jopa suhteellisen alhaisilla ilmannopeuksilla voi olla mitattavissa oleva vaikutus.
Noin nopeudella:
v≈1 m/sv \\noin 1\\ \\mathrm{m/s}v≈1 m/s
reunapinnan lämpötila voi laskea huomattavasti lisääntyneen konvektiivisen lämpöhäviön vuoksi.
Miksi reunan jäähdytys on huonompi
Geometrinen lämpöhäviön vahvistus
Levyn reunat menettävät luonnollisesti enemmän lämpöä kuin keskialueet johtuen lisääntyneestä altistumisesta ympäröivälle ilmalle useilta puolilta.
Ilmavirtaan yhdistettynä tämä vaikutus tulee selvemmäksi, koska:
Ilmavirta osuu suoraan reunoihin
Rajakerroksen muodostuminen häiriintyy helpommin
Lämmönjohtamisreitit ovat lyhyempiä reunoilla
Paikallinen turbulenssi lisää lämmönsiirtokertoimia
Tuloksena on laajennettu "kylmämarginaali" levyn kehän ympärillä.
Konvektiivinen lämmönsiirron lisäys
Ilman nopeusvaikutus
Konvektiivinen lämmönsiirto on voimakkaasti riippuvainen ilman nopeudesta.
Ilmavirran kasvaessa:
Konvektiivinen lämmönsiirtokerroin nousee
Termiset rajakerrokset ohenevat
Lämmönpoistonopeus kasvaa nopeasti
Tämä suhde selittää, miksi pienetkin vedot voivat vaikuttaa merkittävästi pintalämpötilan vakauteen avoimissa lämmitysjärjestelmissä.
Vaikutus prosessin laatuun
Epätasaiset lämmitysvaikutukset
Lämpötilan vaihtelu levyn pinnalla voi johtaa:
Epätasainen materiaalin kovettuminen
Epäjohdonmukainen sidoslujuus
Mittojen vaihtelu lämpöherkissä materiaaleissa
Lisääntynyt romumäärä
Prosessin epävakaus
Tarkkuuslämpösovelluksissa jopa pienet lämpötilapoikkeamat reunoilla voivat johtaa merkittäviin loppupään laatuongelmiin.
Yksinkertaiset lieventämisstrategiat
Passiiviset suojausratkaisut
Yksi tehokkaimmista ratkaisuista on myös yksi yksinkertaisimmista: ilmavirran ohjaaminen levyn ympärillä.
Yleisiä lähestymistapoja ovat:
Pelti{0}}sivusuojat
Taitetut muoviverhot
Osittaiset kotelot
Sylinterimäiset vetoesteet
Yksinkertainen sylinterimäinen vetosuoja voi vähentää konvektiivisia häviöitä seuraavilla tavoilla:
