Ohrievač kartridže generuje tepelnú energiu, ktorá sa potom prenáša do cieľa alebo okolitého prostredia. K tomuto prenosu energie z objektu s vyššou-teplotou (ohrievač) na objekt s nižšou-teplotou zvyčajne dochádza prostredníctvom troch základných fyzikálnych mechanizmov: vedenia, prúdenia a žiarenia.
1. Aké sú metódy prenosu tepla?
(1) Vedenie je proces, pri ktorom sa tepelná energia prenáša priamym fyzickým kontaktom medzi časticami v rámci toho istého objektu alebo medzi susednými objektmi. Na mikroskopickej úrovni -energetické atómy alebo molekuly intenzívnejšie vibrujú a zrážajú sa so susednými, menej energetickými časticami, pričom si prenášajú kinetickú energiu. V kontexte ohrievača patróny ide o primárny spôsob prenosu tepla z vnútorného odporového drôtu do vonkajšieho kovového plášťa cez husto zložený prášok oxidu horečnatého. Ďalej je to rozhodujúci mechanizmus, ktorým sa teplo presúva z plášťa ohrievača do pevného predmetu, s ktorým je v priamom kontakte, ako je kovová forma, platňa alebo kvapalina. Účinnosť prenosu vodivého tepla závisí od tepelnej vodivosti materiálov a kvality kontaktného rozhrania. Tesné uloženie medzi ohrievačom a jeho montážnym otvorom, často vylepšené tepelnou pastou, minimalizuje vzduchové medzery (zlý vodič) a maximalizuje vodivý tok tepla.
(2) Konvekcia zahŕňa prenos tepla fyzickým pohybom tekutiny (plynu alebo kvapaliny). Keď sa kvapalina zahrieva, expanduje, stáva sa menej hustou a stúpa. Chladnejšia a hustejšia tekutina sa potom presunie na jej miesto a vytvorí cirkulačný vzor. Tento pohyb objemovej tekutiny prenáša tepelnú energiu preč zo zdroja tepla. V prípade ohrievača kaziet je konvekčný prenos tepla dominantný, keď sa používa na ohrev vzduchu, oleja, vody alebo iných procesných tekutín. Napríklad v ohrievači vzduchu prirodzené konvekčné prúdy alebo nútené prúdenie vzduchu (cez ventilátor) odvádzajú teplo z povrchu plášťa. V ponornom ohrievači sa kvapalina obklopujúca ohrievač ohrieva, nadnáša a stúpa, čím sa vytvárajú prirodzené konvekčné prúdy, ktoré rozvádzajú teplo v nádrži. Rýchlosť prenosu tepla konvekciou je silne ovplyvnená vlastnosťami tekutiny a rýchlosťou jej prúdenia.
(3) Tepelné žiarenie je proces, pri ktorom predmet v dôsledku svojej teploty vyžaruje energiu vo forme elektromagnetických vĺn (infračervené žiarenie). Na rozdiel od kondukcie a konvekcie nevyžaduje žiarenie žiadne materiálne médium; môže dokonale cestovať cez vákuum. Toto je jediný možný spôsob prenosu tepla vo vesmíre. Všetky objekty nad absolútnou nulou vyžarujú tepelné žiarenie. V prípade ohrievača, ktorý pracuje pri vysokých povrchových teplotách (zvyčajne nad 400 stupňov / 750 stupňov F, kde začína viditeľne svietiť na červeno), sa prenos tepla sálaním stáva významným. Plášť ohrievača vyžaruje infračervené vlny, ktoré sa šíria priamo na chladnejšie povrchy v priamom zornom poli a ohrievajú ich bez toho, aby sa ohrieval vzduch. Tento režim je obzvlášť dôležitý v peciach, procesoch infračerveného ohrevu a v akejkoľvek situácii, keď ohrievač nie je v priamom fyzickom kontakte s cieľom.
2. Kombinované režimy v praktických aplikáciách
Vo väčšine skutočných{0}}procesov vykurovania, ktoré zahŕňajú ohrievač kaziet, sa tieto tri základné režimy prenosu tepla často vyskytujú súčasne a vzájomne sa ovplyvňujú. Napríklad ohrievač inštalovaný vo forme vedie teplo do kovového bloku. Vonkajšie povrchy tejto horúcej formy potom strácajú teplo do okolitého vzduchu prostredníctvom konvekcie (prúdy vzduchu) a žiarenia (do iných chladnejších predmetov v miestnosti). Ponorný ohrievač vo vodnej nádrži primárne prenáša teplo vedením do susednej vrstvy tekutiny, ktorá potom iniciuje konvekčné prúdy na miešanie nádrže. Súčasne horúce steny nádrže a vodná hladina strácajú energiu sálaním a konvekciou do okolia. Pochopenie súhry týchto režimov je nevyhnutné pre presné predpovedanie výkonu systému, navrhovanie efektívnych vykurovacích systémov a výber vhodného typu ohrievača, hustoty wattov a spôsobu inštalácie pre danú aplikáciu.
