Priemyselná pec potrebuje udržiavať 600 stupňov pre proces vypaľovania keramiky. Špecifikované ohrievače kaziet sú štandardná nehrdzavejúca oceľ 304, vybrané preto, že dobre fungovali pri nižších-teplotách (200 až 400 stupňov), ako je sušenie potravín alebo vytvrdzovanie plastov. V priebehu týždňov sú plášte okujené, krehké a zlyhané-popraskané, čím sa odhalia vnútorné komponenty, skrat{8}}alebo jednoducho stratia schopnosť efektívne prenášať teplo. Problémom nie je konštrukcia ohrievača, hustota výkonu alebo prúdenie vzduchu; je to základný limit materiálu pri zvýšených teplotách. Vysokoteplotné{11}}ohrievanie vzduchu (zvyčajne definované ako aplikácie nad 400 stupňov) si vyžaduje špeciálne materiály a konštrukciu, pretože štandardné zliatiny rýchlo dosiahnu svoj bod zlomu.
Pre ohrev vzduchu nad 400 stupňov sa pravidlá dramaticky menia. Štandardné nehrdzavejúce ocele ako 304 a 316-začínajú v aplikáciách pri miernych-teplotách- strácať mechanickú pevnosť aj odolnosť voči oxidácii. Pri nižších teplotách (pod 400 stupňov) vytvárajú tieto zliatiny na svojom povrchu tenkú ochrannú vrstvu oxidu chrómu, ktorá zabraňuje ďalšej oxidácii a degradácii. Keď sa však teploty vyšplhajú nad 400 stupňov, táto vrstva oxidu chrómu sa stáva menej stabilnou, rozpadá sa a nie je schopná dostatočne rýchlo regenerovať, aby ochránila základný kov. Urýchľuje sa tvorba vodného kameňa (tvorba hustých šupinatých oxidových usadenín), ktoré rozožierajú puzdro a oslabujú jeho štruktúru. Pri 600 stupňoch môže ohrievač kazety z nehrdzavejúcej ocele 304 vydržať len týždne alebo mesiace, nie roky spoľahlivej služby, ktorú poskytuje pri nižších teplotách,{15} čo z neho robí nákladnú a neefektívnu voľbu pre vysokoteplotné procesy.
Tu vstupujú do hry špecializované zliatiny niklu-chrómu. Incoloy 800 a 840, dve z najbežnejších zliatin na vysokoteplotný ohrev vzduchu, sú vyrobené s vyšším obsahom niklu (30-40 %) a chrómu (20-25 %) ako štandardné nehrdzavejúce ocele, spolu s malými prísadami hliníka a titánu. Tieto prvky spolupracujú pri vytváraní stabilnejšej, hustejšej ochrannej oxidovej vrstvy, ktorá zostáva neporušená aj pri extrémnych teplotách. Incoloy 800 a 840 si zachovávajú svoju ochrannú oxidovú vrstvu a mechanickú pevnosť pri nepretržitých prevádzkových teplotách až do 900 stupňov , vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie v rozsahu 500 až 700 stupňov-, ako je vypaľovanie keramiky, žíhanie skla a-vysokoteplotné priemyselné sušenie. Pre tieto aplikácie so strednou-až vysokou teplotou sú ohrievače kaziet s plášťom Incoloy priemyselným štandardom a ponúkajú dlhú životnosť a spoľahlivosť, ktorým sa štandardné nehrdzavejúce ocele jednoducho nevyrovnajú.
Pre ešte vyššie teploty-800 až 1000 stupňov -do hry vstupuje nehrdzavejúca oceľ 310. Na rozdiel od štandardnej ocele 304 alebo 316 obsahuje nehrdzavejúca oceľ 310 približne 25 % chrómu a 20 % niklu, čím vytvára húževnatú, teplu{12}}odolnú oxidovú vrstvu, ktorá chráni základný kov pri extrémnych teplotách. Má tiež vynikajúcu odolnosť proti tečeniu (schopnosť odolávať deformácii pri-dlhodobom pôsobení tepla a namáhania), čo je rozhodujúce pre ohrievače kaziet pracujúce nepretržite pri-maximálnych teplotách. Avšak aj nehrdzavejúca oceľ 310 má svoje limity. Nad 1000 stupňov alebo v atmosfére obsahujúcej redukčné činidlá (ako je vodík, oxid uhoľnatý alebo zlúčeniny síry) sa môže vrstva oxidu rozpadnúť a môžu byť potrebné exotickejšie zliatiny ako Inconel 600. Inconel 600 s obsahom niklu 72 % a obsahom chrómu 15 % ponúka vynikajúcu pevnosť pri vysokých teplotách a odolnosť proti korózii, vďaka čomu je vhodný pre teploty až do 1100 stupňov a drsné, redukujúce atmosféry – aj keď prichádza s vyššou cenou.
Výber zliatiny ovplyvňuje nielen životnosť ohrievača, ale aj hustotu výkonu a účinnosť prenosu tepla. Zliatiny s vyššou{1}}teplotou (ako Incoloy a nehrdzavejúca oceľ 310) majú zvyčajne nižšiu tepelnú vodivosť ako štandardné nehrdzavejúce ocele. Napríklad tepelná vodivosť Incoloy 800 je približne 15 W/m·K pri 600 stupňoch v porovnaní s 20 W/m·K pre nehrdzavejúcu oceľ 304 pri rovnakej teplote. To znamená, že pri rovnakej hustote výkonu je teplotný spád cez plášť (od vnútorného vykurovacieho telesa k vonkajšiemu povrchu) o niečo väčší. Toto konštrukčné zváženie je rozhodujúce: inžinieri musia počítať s touto nižšou tepelnou vodivosťou, aby zabezpečili, že teplota vnútorného odporu cievky zostane v rámci bezpečných limitov (zvyčajne pod 1200 stupňov pre niklové-chrómové drôty). Ak sa to nezohľadní, nižšia tepelná vodivosť môže viesť k prehriatiu vnútornej cievky, aj keď je teplota plášťa v rámci limitu zliatiny-skrátiť životnosť ohrievača.
Ďalším dôležitým faktorom pri vysokoteplotnom ohreve vzduchu{0} je správanie sa vnútorných komponentov ohrievača. Izolácia z oxidu horečnatého (MgO), ktorá obklopuje odporový drôt, musí mať vysokú-čistotu a musí byť husto zhutnená, aby si zachovala svoju dielektrickú pevnosť (izolačné vlastnosti) pri zvýšených teplotách. Nízka-čistota alebo voľne zhutnený MgO sa môže pri vysokých teplotách degradovať, čo vedie k elektrickým skratom- medzi odporovým drôtom a plášťom. Samotný odporový drôt, zvyčajne vyrobený zo zliatin niklu-chrómu (NiCr), ako je napríklad Nichrome 80, musí byť vybraný pre vysokú-teplotnú stabilitu. Niektoré konštrukcie vysokoteplotných kazetových ohrievačov používajú ťažšie vodiče na zníženie prúdovej hustoty, čo minimalizuje degradáciu vodičov a predlžuje životnosť{12}}najmä v prípade ohrievačov pracujúcich nepretržite pri maximálnych teplotách.
Ukončenie (spojenie medzi vnútorným vodičom ohrievača a externými napájacími vodičmi) je pri vysokých teplotách náročnejšie. Štandardné olovené vodiče (ako PVC-izolovaná meď) a tesnenia nevydržia teploty nad 150 stupňov , nieto ešte 600 stupňov . Na vyriešenie tohto problému si vysokoteplotné ohrievače kaziet vyžadujú špeciálne koncové komponenty: keramické svorkovnice, ktoré odolávajú teplu a elektrickému oblúku, vysokoteplotnú izoláciu vodičov (napríklad sklenené vlákno alebo keramické vlákno) a predĺžené studené časti (neohrievané časti plášťa), ktoré držia elektrické spoje mimo horúcej zóny. Dĺžka studenej sekcie sa zvyčajne vypočítava na základe prevádzkovej teploty-pre vyššie teploty sú potrebné dlhšie studené sekcie, aby sa zabezpečilo, že koncové teploty zostanú pod 150 stupňov . Niektoré-ohrievače kaziet dokonca používajú integrálne keramické{12}}k{13}}kovové tesnenia, ktoré poskytujú vzduchotesnú, teplu{14}}odolnú bariéru medzi horúcim plášťom a studeným zakončením, čím zaisťujú absolútnu spoľahlivosť v extrémnych podmienkach.
Stručne povedané, vysokoteplotný ohrev vzduchu si vyžaduje-systémový prístup k výberu materiálu a návrhu ohrievača. Zliatina plášťa, vnútorná izolácia, odporový drôt a koncovky musia byť dimenzované na očakávanú prevádzkovú teplotu-neexistuje žiadne riešenie „jedno{4}}veľkosť-sadne-pre všetkých. Rôzne teplotné rozsahy si vyžadujú rôzne zliatiny a konštrukčné techniky: štandardné nehrdzavejúce ocele pre teploty pod 400 stupňov , Incoloy pre 500-700 stupňov, nehrdzavejúca oceľ 310 pre 800-1000 stupňov a exotické zliatiny ako Inconel pre teploty nad 1000 stupňov alebo drsné atmosféry. Profesionálne poradenstvo-spájajúce odborné znalosti o materiáloch, tepelnú analýzu a aplikačné znalosti zaisťujú, že každý komponent ohrievača kazety zodpovedá tepelným požiadavkám aplikácie a poskytuje spoľahlivý a dlhotrvajúci výkon tam, kde štandardné riešenia zlyhajú.
