Az ipari fűtésben gyakran él az a tévhit, hogy a nagyobb teljesítmény mindig jobb teljesítményt jelent. Egy gép kissé lemaradva működik, ezért természetes kísértés, hogy megnöveljük a hőmérséklet-beállításokat, vagy lecseréljük a meglévő egységet egy nagyobb -wattos modellre a gyorsabb felfűtési idő elérése érdekében. A felszínen ez a logika helyesnek tűnik. Ez a megközelítés azonban látványosan visszaüthet, ha figyelmen kívül hagynak egy kritikus mérőszámot: a wattsűrűséget.
A wattsűrűség, amelyet gyakran watt per négyzethüvelykben (W/in²) vagy watt per négyzetcentiméterben (W/cm²) fejeznek ki, arra a sebességre utal, amellyel a hőenergia a patronfűtő felületéről a környező anyagba áramlik. Ez a koncentráció mértéke, nem csak a teljes erő. Két patronos fűtőelemnek pontosan ugyanaz a teljes teljesítménye, de a fizikai méreteiktől függően drasztikusan eltérő wattsűrűség. Egy rövid, zömök, nagy teljesítményű fűtőtestnek nagyon nagy a felületi sűrűsége, ami azt jelenti, hogy a burkolata kis területen intenzíven felforrósodik. Ha a fűtőelemet olyan anyagba helyezik be, amely nem képes elég gyorsan elnyelni a hőt,-például pangó levegőbe, viszkózus folyadékba vagy rosszul felszerelt furatba-, a hőnek nincs hová mennie. A burkolat hőmérséklete ekkor az egekbe szökik, messze túllépve a belső alkatrészek tervezési határait, és rövidesen meghibásodás következik be.
Ez az a pont, ahol a burkolat anyagának megválasztása közvetlenül metszi a sűrűségszámításokat. Az Incoloy840 nagyobb felületi sűrűséget tesz lehetővé, mint a szabványos rozsdamentes acélok, mivel képes ellenállni a megnövekedett köpeny-hőmérsékletnek anélkül, hogy gyors oxidációt vagy lerakódást okozna. Az ötvözet védő oxidrétege értékes időt és hőmagasságot vásárol a fűtőelemnek. De még ennek a fejlett anyagnak is vannak abszolút korlátai. Például egy műanyag fröccsöntő öntőforma hevítésekor gondosan ki kell számítani a wattsűrűséget, hogy a hő olyan gyorsan tudjon átadni a környező acélba, ahogyan keletkezik. Ha a sűrűség túl nagy az öntőforma anyagának hővezető képességéhez képest, akkor a fűtőelem helyi "forró pontot" hoz létre a lyukat körülvevő fémben. Ez mind az öntőforma üregének, mind pedig magának a patronfűtőnek a leromlásához vezet, ami gyakran egyenetlen hőmérsékletet és kiselejtezett alkatrészeket eredményez.
Folyadékba merülő alkalmazásoknál a szabályok ismét változnak a közegtől függően. Ha a folyadék jó áramlási jellemzőkkel rendelkező víz, akkor általában elfogadható a mérsékelt wattsűrűség. Ha azonban a folyadék sűrű olaj vagy hőhordozó folyadék, akkor a wattsűrűséget viszonylag alacsonyan kell tartani. Miért? Mivel az olajoknak alacsonyabb a hővezető képessége és nagyobb a viszkozitása. Ha a felületi sűrűség túl nagy, a burkolattal közvetlenül érintkező vékony olajréteg túlmelegszik és elszenesedik. Ez egy szigetelő, szénre sütött-réteget hoz létre, amely takaróként működik, felfogja a hőt a patronfűtő belsejében, és belülről kifelé süti.
A patronos fűtőelem teljesítménye mindig egyensúlyt teremt a teljesítményigény és a hőátadás fizikai valósága között. A megfelelő átmérő, fűtött hossz és teljesítmény kiválasztása biztosítja, hogy a sűrűség megfeleljen a célanyagnak és a környezetnek. Ennek az egyensúlynak a megteremtése az, ami elválasztja az évekig megbízhatóan működő fűtési megoldást az ismétlődő meghibásodástól, ami jóval többe kerül az állásidőben, mint maga a fűtőberendezés ára. A különböző alkalmazások különböző sűrűségszámításokat igényelnek, és a melegítendő anyag hőtani jellemzőinek megértése elengedhetetlen a megfelelő választáshoz.
