تحليل مفصل لمبدأ تسخين قضيب الجرافيت

تحليل مفصل لمبدأ تسخين قضيب الجرافيت

يُستخدم قضيب الجرافيت غالبًا كـسخان كهربائي لفرن تفريغ عالي الحرارةيتأكسد الجرافيت بسهولة عند درجات الحرارة العالية. باستثناء الفراغ، لا يُستخدم إلا في جو متعادل أو جو مُختزل. يتميز بمعامل تمدد حراري منخفض، وموصلية حرارية عالية، ومقاومة عالية للحرارة، ومقاومة للبرودة الشديدة والحرارة الشديدة، وسعر منخفض. يؤثر معدل أكسدة الجرافيت ومعدل تطايره على عمر مولد الحرارة. عندما يكون الضغط الجوي الفعلي في الفراغ بين 10⁻³ و10⁻⁴ ملم زئبق، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التشغيل 2300 درجة مئوية. في الجو الواقي (الهيدروجين، النيتروجين، غاز الاختزال، إلخ)، يمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل إلى 3000 درجة مئوية. لا يُمكن استخدام الجرافيت في الهواء، وإلا سيتأكسد ويتلف. يتفاعل بشدة مع التنجستن عند درجات حرارة أعلى من 1400 درجة مئوية لتكوين الكربيدات.
يتكون قضيب الجرافيت بشكل أساسي من الجرافيت، لذلك يمكننا أيضًا أن نفهمخصائص الجرافيت:
تتميز مادة الجرافيت بدرجة انصهار عالية جدًا. تبدأ باللين وتميل إلى الانصهار عند بلوغها 3000 درجة مئوية تحت الفراغ. عند 3600 درجة مئوية، يبدأ الجرافيت بالتبخر والتسامي. تتناقص قوة المواد عمومًا تدريجيًا مع ارتفاع درجة الحرارة. مع ذلك، عند تسخين الجرافيت إلى 2000 درجة مئوية، تتضاعف قوته مقارنةً بقوته عند درجة حرارة الغرفة. لكن مقاومة الجرافيت للأكسدة ضعيفة، ويزداد معدل الأكسدة تدريجيًا مع ارتفاع درجة الحرارة.
يتميز الجرافيت بموصلية حرارية عالية جدًا. فموصليته الحرارية أعلى بأربع مرات من الفولاذ المقاوم للصدأ، ومرتين من الفولاذ الكربوني، ومئة مرة من المواد غير المعدنية الشائعة. ولا تقتصر مزايا الجرافيت على تجاوز موصليته الحرارية للمواد المعدنية كالفولاذ والحديد والرصاص، بل إنها تنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو ما يختلف عن المواد المعدنية الأخرى. بل إن الجرافيت يميل إلى أن يكون عازلًا حراريًا عند درجات الحرارة العالية جدًا. ولذلك، يتمتع الجرافيت بأداء عزل حراري موثوق للغاية في ظروف درجات الحرارة المرتفعة جدًا.
وأخيرًا، يمكننا أن نستنتج أن مبدأ التسخين لـقضيب من الجرافيتوهي: كلما زاد التيار المضاف إلى قضيب الجرافيت، ارتفعت درجة حرارة سطح قضيب الجرافيت.