Pan fydd gofynion proses yn gwthio y tu hwnt i'r marc 750 gradd F (400 gradd )-gan symud i'r byd heriol o 800 gradd F i 1400 gradd F (425 gradd i 760 gradd)-mae dewis gwresogydd cetris yn symud o ddewis cydran arferol i dasg beirianneg arbenigol sy'n gofyn am ystyriaeth ofalus o ddeunyddiau, gwyddor thermol a chyfyngiadau gweithredol. Nid yw'r amrediad tymheredd uchel hwn wedi'i gadw ar gyfer rhaglenni arbenigol; mae'n hanfodol i amrywiaeth gynyddol o brosesau diwydiannol datblygedig, gan gynnwys prosesu plastigau tymheredd uchel (fel resinau peirianneg sydd angen gwres eithafol ar gyfer toddi a mowldio), halltu cyfansawdd uwch (a ddefnyddir mewn gweithgynhyrchu awyrofod a modurol i gryfhau cydrannau ffibr carbon), sintro cerameg (lle caiff deunyddiau cerameg crai eu gwresogi i fondio i mewn i gynhyrchion trwchus, gwydn), a rhai mathau o wresogi, tymheru a thymheru (gan gynnwys gwresogi a thymheru). metelau cryfder uchel). Nid yw'r pwyntiau poen cyffredin yn y cymwysiadau hyn yn ddibwys: ocsidiad cyflym (graddio) gwain y gwresogydd, dadansoddiad cynamserol o insiwleiddio mewnol o dan straen thermol eithafol, a hyd oes byrrach sylweddol oherwydd y cylch di-baid o wresogi ac oeri-a gall pob un ohonynt arwain at amser segur heb ei gynllunio, costau cynnal a chadw uwch, a chyfaddawdu ansawdd y cynnyrch.
Ar y tymereddau uwch hyn, mae cyfyngiadau dur gwrthstaen cyfres 300-ceffylau gwaith yn gyffredinol-cymwysiadau gwresogi pwrpas-yn dod yn amlwg ar unwaith. Mae'r aloion hyn yn dechrau ocsideiddio'n gyflym pan fyddant yn agored i dymheredd uwch na 750 gradd F, gan ffurfio graddfa ocsid brau, fflawiog sy'n fflochio'n raddol â seiclo thermol. Mae'r graddio hwn nid yn unig yn erydu trwch y wain dros amser ond hefyd yn peryglu ei gyfanrwydd strwythurol, gan amlygu'r cydrannau mewnol yn y pen draw i'r amgylchedd cyfagos ac arwain at fethiant trychinebus gwresogydd. I fynd i'r afael â hyn, mae'r llinell amddiffyn gyntaf mewn dylunio gwresogydd cetris tymheredd uchel yn uwchraddiad strategol i'r deunydd gwain. Mae aloion fel Incoloy 840 ac 800HT yn dod i'r amlwg fel y cludwyr safonol yn y gofod hwn, diolch i'w sefydlogrwydd tymheredd uchel uwch a'u gwrthiant ocsideiddio. Mae Incoloy 840, yn arbennig, yn cael ei ffafrio ar gyfer y mwyafrif o gymwysiadau tymheredd uchel oherwydd ei gyfansoddiad cytbwys - mae ei gynnwys alwminiwm yn ffurfio haen alwmina (Al₂O₃) denau, trwchus a sefydlog ar wyneb y wain pan fydd yn agored i wres. Yn wahanol i'r haen cromiwm ocsid a ffurfiwyd ar ddur di-staen, sy'n torri i lawr ar dymheredd uwch, mae'r haen alwmina hon yn rhwystr anhreiddiadwy yn erbyn ocsidiad, gan ganiatáu i wresogydd cetris gyda gwain Incoloy 840 wrthsefyll gweithrediad aer sych parhaus ar ben uchaf yr ystod 800 gradd F i 1400 gradd F heb raddfa neu ddiraddio sylweddol.
Rhaid i adeiladwaith mewnol y gwresogydd cetris hefyd esblygu'n ddramatig i ymdopi â gwres eithafol, gan na all cydrannau mewnol safonol gynnal perfformiad na diogelwch ar y tymereddau hyn. Mae'r inswleiddiad magnesiwm ocsid (MgO), sy'n gwasanaethu fel dargludydd thermol ac ynysydd trydanol mewn gwresogyddion safonol, yn gofyn am lefel uwch o burdeb -fel arfer 99.8% neu uwch-i ddileu amhureddau a fyddai'n dadelfennu o dan wres eithafol. Yn ogystal, mae'r MgO purdeb uchel hwn yn cael ei gywasgu i ddwysedd hyd yn oed yn fwy (yn aml 2.8 g / cm³ neu fwy) yn ystod gweithgynhyrchu, sy'n gwella ei ddargludedd thermol i sicrhau trosglwyddiad gwres effeithlon o'r coil gwresogi mewnol i'r wain, tra'n cynnal ei briodweddau insiwleiddio trydanol i atal cylchedau byr ar yr un pryd. Mae'r deunydd coil gwrthiant hefyd yn mynd trwy newid critigol: mae aloion nicel cromiwm (NiCr) safonol, sy'n perfformio'n dda hyd at 1200 gradd F, yn aml yn cael eu disodli gan aloion haearn, cromiwm alwminiwm (FeCrAl), fel Kanthal, sy'n gallu gweithredu ar dymheredd elfen hyd at 1800 gradd F ar gyfer diogelwch hanfodol. rhaglenni tymheredd uchel. Ar ben hynny, mae cynllun ardal y derfynell yn dod yn ffactor gwneuthuriad neu dorri; i atal cysylltiadau trydanol rhag gorboethi a methu, mae'r gwresogyddion hyn yn aml yn cynnwys pennau oer hirach (y rhan o'r wain nad yw wedi'i chynhesu) ac ynysyddion ceramig tymheredd uchel, sy'n gweithredu fel rhwystr thermol i gadw tymereddau terfynell o fewn terfynau diogel ar gyfer gwifrau a chysylltwyr.
Er bod rheoli dwysedd wat yn parhau i fod yn hollbwysig mewn-cymwysiadau tymheredd uchel, mae'r cyd-destun a'r dull yn symud yn sylweddol o-wresogi pwrpas cyffredinol. Mewn-gwresogi aer tymheredd uchel, er enghraifft, mae dargludedd thermol gwael yn ei hanfod yn golygu bod trosglwyddo gwres o wain y gwresogydd i'r aer yn hynod aneffeithlon. O ganlyniad, rhaid cadw'r dwysedd wat a ganiateir (wat fesul modfedd sgwâr o arwynebedd wyneb y gwain) yn isel iawn-yn aml yn 10-20 W/in² neu lai-i atal y wain rhag mynd y tu hwnt i derfyn tymheredd uchaf ei ddeunydd, hyd yn oed os yw tymheredd yr aer o'i amgylch ymhell islaw 1400 gradd F. Mae'r cyfyngiadau hyn yn aml yn arwain at gyfyngiadau gwresogi allanol (cynllunio allanol) cynyddu arwynebedd y wain i wella afradu gwres) neu wresogyddion wedi'u gosod mewn blociau màs thermol mawr (sy'n amsugno ac yn dosbarthu gwres yn gyfartal, gan leihau gorboethi lleol). Er enghraifft, ni all gwresogydd cetris sengl sydd wedi'i fwriadu ar gyfer popty diwydiannol 1200 gradd F, er enghraifft, fod yn fersiwn graddedig o un a ddefnyddir ar gyfer mowld plastig 500 gradd F; rhaid cyfrifo ei geometreg gyfan-gan gynnwys hyd, diamedr, trwch gwain, a phatrwm weindio coil - a phroffil pŵer yn fanwl gywir i reoli tymheredd yr arwyneb a sicrhau gweithrediad diogel, dibynadwy.
I gymhlethu'r heriau hyn, mae cymwysiadau yn yr ystod 800 gradd F i 1400 gradd F yn aml yn cynnwys beicio thermol sylweddol-sifftiau cyflym rhwng tymereddau gweithredu uchel a thymheredd amgylchynol neu is-sy'n achosi straen mecanyddol sylweddol o ehangu a chrebachu dro ar ôl tro. Dros amser, gall y straen hwn achosi'r wain i gracio, yr inswleiddiad MgO i lacio, neu'r coil mewnol i symud, sydd i gyd yn cyflymu methiant. I liniaru hyn, mae dyluniad cadarn gyda goddefiannau a reolir yn dynn rhwng y wain a'r twll mowntio yn hanfodol; mae ffit manwl gywir yn lleihau symudiad yn ystod beicio thermol, gan leihau straen ar y wain. Yn ogystal, mae'r inswleiddiad MgO dwysedd uchel yn chwarae rhan hanfodol wrth ddiogelu'r coil mewnol, gan ei atal rhag symud neu gysylltu â'r wain wrth iddo ehangu a chrebachu. Ar gyfer prosesau sy'n gweithredu'n gyson uwch na 1000 gradd F, mae'n arfer safonol gan y diwydiant ystyried y gwresogyddion cetris tymheredd uchel hyn fel nwyddau traul gyda bywyd gwasanaeth diffiniedig-wedi'i fesur yn aml mewn miloedd o oriau gweithredu yn hytrach na blynyddoedd. Fodd bynnag, gellir gwneud y mwyaf o'r bywyd gwasanaeth hwn yn sylweddol trwy fanyleb gywir (cydweddu'r gwresogydd â phroffil tymheredd, canolig a beicio'r cais) a gosod priodol (gan sicrhau twll mowntio tynn, glân a chyplu thermol digonol â'r gydran wedi'i gynhesu).
