파손된 탄소 섬유 히터 튜브를 재사용할 수 없는 이유

오늘 기록을 검색하다가 손상된 히팅 튜브를 복구할 수 있는지에 대한 친구의 질문을 발견했습니다. 구체적으로 "탄소 섬유 히터 소자의 파손된 외부 튜브를 다시 연결해서 계속 사용할 수 있나요?"라는 질문이었습니다. 탄소섬유 발열체와 텅스텐 와이어 적외선 발열체 모두 외부 튜브가 깨졌을 때 계속 사용할 수 없는 이유를 분석해 보겠습니다.

둘 다 탄소 섬유 히터 요소 및 텅스텐 와이어 적외선 가열 튜브는 진공 밀봉 또는 보호 가스 도입을 통해 처리된 석영 튜브 안에 전기 가열 와이어로 구성됩니다.

이 두 가지 유형의 히팅 튜브의 전기 열선은 각각 탄소 섬유와 텅스텐으로 만들어집니다. 이러한 재료의 특성으로 인해 제대로 작동하려면 진공 상태 또는 보호 가스 환경에서 작동해야 합니다.

탄소 섬유는 공기 중에서 전원이 공급되면 특정 표면 온도에 도달하면 산화되어 물리적 특성을 잃고 빠르게 소진됩니다. 하지만 저온 환경에서는 장시간 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 바닥 난방 시스템에 사용되는 탄소섬유 실리콘 전선은 섭씨 75도 이하에서 작동합니다. 탄소섬유 전선은 바닥 난방, 벽 난방, 저온 히터, 건강 관리 제품 및 저온 물리 치료 장치와 같은 저온 분야의 민간용 애플리케이션에만 적합합니다.

그러나 산업용 전기 전열관 애플리케이션에서 섭씨 75도는 작동 요건에 미치지 못합니다. 탄소 섬유의 물리적 및 화학적 특성은 저온 환경에서는 매우 안정적이지만 고온에서는 불안정합니다. 진공 또는 보호 가스 환경에서 탄소 섬유는 섭씨 2700도까지 견딜 수 있는 안정적인 물리적, 화학적 특성을 보여줍니다. 이것이 바로 진공 또는 보호 가스 환경에서 탄소 섬유를 전기 열선으로 사용해야 하는 이유입니다.

텅스텐 와이어 적외선 가열 튜브 내부의 전기 열선은 에디슨이 전구를 발명할 때 선택한 재료인 텅스텐으로 만들어집니다. 텅스텐은 진공 또는 보호 가스 환경에서 백열 상태에 도달하여 열과 빛을 방출할 수 있습니다.

텅스텐은 녹는점이 가장 높은 내화성 금속입니다. 녹는점이 섭씨 1650도 이상이고 지르코늄의 녹는점(섭씨 1852도)보다 높은 금속을 내화 금속이라고 합니다. 대표적인 내화 금속에는 텅스텐, 탄탈륨, 몰리브덴, 니오븀, 하프늄, 크롬, 바나듐, 지르코늄, 티타늄 등이 있습니다. 텅스텐의 주요 장점은 뛰어난 고온 강도와 용융 알칼리 금속 및 증기에 대한 내식성에 있습니다. 텅스텐은 산소가 있는 상태에서 섭씨 1000도 이상에서만 휘발하고 산화됩니다. 하지만 연성에서 취성 전이 온도가 높고 소성 때문에 상온에서 가공하기 어렵다는 단점도 있습니다.

텅스텐과 같은 내화성 금속은 야금, 화학 산업, 전자, 광원 및 기계 산업에서 널리 사용됩니다. 텅스텐은 산소가 있으면 고온에서 산화되고 연소합니다.

고온에서 승화 및 증발하는 경향으로 인해 텅스텐은 종종 일반적인 현상을 나타냅니다. 예를 들어 백열전구, 특히 정격 전력이 100와트를 초과하는 전구는 사용 후 외부 유리에 어두운 물질이 생기는데, 이는 텅스텐이 승화되어 석영 표면에 증착된 결과입니다.

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