Зашто је јаз између вашег грејача и посуде толико битан?

ПТФЕ грејна плоча се загрева, али течности у посуди је потребно вечно да се загреје. Грејач изгледа добро. Моћ је у праву. Али нешто задржава топлоту. Често је узрок невидљив: ситни џепови ваздуха између плоче и дна посуде. Ово је познато као отпор топлотног контакта.
Отпор топлотног контакта настаје између две чврсте површине које се доводе у контакт. Све праве површине су храпаве, ма колико глатке изгледале, са врховима и долинама на микрометарској скали. Привидна површина је само делимично додирнута. Остало су мале рупице испуњене ваздухом. На пример, ваздух је лош проводник топлоте са топлотном проводљивошћу од отприлике 0,026 В/м·К на температури околине, редовима величине ниже од метала или чак од самог ПТФЕ. Топлота мора да путује кроз ове просторе углавном путем проводљивости кроз затворени ваздух, уз незнатан допринос зрачења и у одређеним случајевима спонтане конвекције. Резултат је температурна разлика преко интерфејса, која је дефинисана као топлотни контактни отпор у јединицама м²·К/В. Овај отпор постаје уско грло у термичком каналу и често је доминантна појединачна препрека ефикасном преносу топлоте са плоче на процесни флуид.
Ефекат је посебно изражен када се користи ПТФЕ грејна плоча пошто је површина флуорополимера глатка и не-не лепљива, што је добро за чишћење, али не мора нужно да обезбеди присан контакт. Чак и хомогени ваздушни зазор дебљине 0,1 мм може допринети значајном отпору. Зазор од 0,1 мм са к_ваздухом ≈ 0,026 В/м·К захтева ΔТ од неколико степени Целзијуса да би се одржао типичан лабораторијски топлотни ток од 1–5 В/цм², јер је топлотни ток кроз мирни ваздух приближно к=к_ваздух · ΔТ / д. У практичним интерфејсима, проводљивост преко неравних контаката (чврстих тачака) се комбинује са провођењем кроз празнине, што резултира ефективним контактним отпорима реда величине од 10-4 до 10-2 м2К/В у зависности од услова. …Ово може резултирати трајањем грејања које је два или три пута дуже од савршеног контакта, што захтева да грејач ради топлије изнутра или дуже ради компензације, трошење енергије и ризик од неуједначених температура или превременог хабања.

Колико је јак овај отпор, зависи од више фактора. Равност површине је прва на листи: искривљено дно чаше или благо савијена ПТФЕ плоча изазивају веће просечне празнине, што појачава проблем. Материјали као што је боросиликатно стакло могу имати природну кривину од производње, а поновљени циклуси грејања могу погоршати изобличење. Затим је ту чистоћа површине. Танак слој осушених соли, уља или хемијских остатака ствара додатни изолациони слој који је понекад лошији од самог ваздуха. Контактни притисак је веома важан јер ће већи притисак изобличити неравнине, повећавајући праву контактну површину и истискујући ваздух. Лакшим боцама може помоћи тежина или благо стезање, док тежим контејнерима може помоћи седење са већом силом како би се побољшала проводљивост. Храпавост површине је такође важна: и плоча и дно посуде треба да буду глатки за интимније спаривање, али прекомерно полирање ПТФЕ-а може изазвати микроскопске огреботине које другачије задржавају ваздух.
На интерфејсу, отпор топлотног контакта мора се намерно узети у обзир. ПРЕ ПРВЕ УПОТРЕБЕ И ПОСЛЕ СВАКЕ УПОТРЕБЕ: Прегледајте обе површине. Проверите равност дна посуде помоћу равнала. Чак и најмање искривљење, које се може открити малим размаком испод ивице, може изазвати велика кашњења. Једноставно брисање- обично даје више побољшања у брзини преноса топлоте него повећање снаге грејача, темељно очистите одговарајућим растварачима или благим детерџентима. Уклоните било какву скалу или филм-искуство које демонстрира. За посуде које су сувише лагане да би се чврсто гурнуле надоле, можете да поставите непроводни утег на врх или меку стезаљку направљену за стаклено посуђе, али пазите да не притиснете превише и разбијете посуду. Немојте користити абразивне јастучиће за рибање на ПТФЕ површини. Огреботине на површини повећавају храпавост и могу да задрже честице, које временом могу деградирати контакт.
За захтевне примене где се чак и мала побољшања рачунају, танак слој топлотно проводљиве пасте или масти може попунити микроскопске просторе и драматично побољшати проводљивост. Ови термички интерфејс материјали (ТИМ) су једињења проводљивости од 0,3-5 В/м·К за замену ваздуха, али избор материјала је кључан. Мора да буде хемијски инертан на процес и да не-мигрира, и да се користи штедљиво да би се избегла контаминација или неред у посуди. Најбоље са мастима без силикона или флуорисаним мастима за корозивне лабораторије. Увек прво тестирајте компатибилност, неке пасте ће оштетити ПТФЕ или оставити остатке.
Замислите празнину као наплатну рампу на аутопуту- сваки ваздушни џеп успорава топлоту и што је више кабина (или веће празнине) то је гори застој у саобраћају. Контакт са грејачом{2}}судом је далеко најваријабилнији аспект целе термалне путање, много непредвидивији од унутрашњих слојева плоче или конвекције течности унутра. Оператери могу побољшати брзину загревања, уједначеност температуре и потрошњу енергије наглашавајући равност, чистоћу и довољан контактни притисак. Ово важи за све системе грејања засноване на проводљивости, од лабораторијских грејних плоча до индустријских плоча. Гранично уско грло је често важније за укупне перформансе од самог извора топлоте. Неколико минута темељне припреме на интерфејсу даје дивиденде током целог процеса.