Yuqori{0}}vakuum jarayonlari (bosim < 0,01 bar mutlaq) PFA qobig'i bo'ylab katta bosim farqini hosil qiladi: 1 bar tashqi atmosfera bosimi ichkariga suriladi, idish ichida yaqin-vakuum mavjud. Standart PFA isitgichi uchun metall yadro va PFA qobig'i orasidagi ichki halqali bo'shliq atmosfera bosimida (1 bar) bo'ladi, chunki u atrof-muhitdan muhrlanmagan. Vakuum bilan ishlaganda, qobiq taxminan 0,99 barlik aniq ichki bosimni boshdan kechiradi. Olingan halqa kuchlanishi kuchlanish emas, balki siqishdir. PFA siqilishda kuchlanishdan ko'ra kuchliroqdir, lekin asosiy ishlamay qolishi yupqa devorli trubaning burilishi yoki qulashi-dir. 25 mm OD, 2 mm devor PFA trubkasi uchun qulash uchun kritik tashqi bosim taxminan 2-3 barni tashkil qiladi. 1 bar farqi bundan past, shuning uchun xona haroratida qulash sodir bo'lmaydi. Biroq, yuqori haroratlarda (80–150 daraja) PFA moduli 50–70% ga pasayadi va kritik qulash bosimi 1 bardan pastga tushishi mumkin. Bosim{25}}kompensatsiyalangan dizayn-ichki halqasimon bo'shliq tashqi vakuumga mos keladigan quruq azot bilan bosim ostida-yiqilib ketishining oldini oladi. Ushbu dizayn 80 darajadan yuqori vakuum jarayonlari uchun tavsiya etiladi.
Yiqilish mexanizmi va kritik bosim
Yupqa devorli quvur uchun kritik tashqi bosim P_crit=(2 × E) / (1 - n²) × (t / D)³ bilan belgilanadi, bu erda E - Young moduli, n - Puasson nisbati (PFA uchun 0,45), t - devor qalinligi va D - o'rtacha diametr. 20 daraja , E=600 MPa, t=2 mm, D=23 mm, P_crit=(2 × 600) / (1 - 0.2025) × (2/23)³=(1200 / 0,7975) × (0,0820) × (0,0820) × (0,0820) {0,0820) bar. 20 daraja haroratda kritik bosim taxminan 1 bar-marginal bo'ladi. Har qanday nomukammallik uni kamaytiradi. 100 daraja haroratda E 250 MPa ga tushadi. P_crit=(2 × 250 / 0,7975) × 0.000658=627 × 0.000658=0.41 bar. 100 darajali standart PFA trubkasi 0,41 bar differensial vakuum ostida qulab tushadi. Haqiqiy differentsial 0,99 bar bo'lganligi sababli, qulash aniq. Dala dalillari: 80–120 darajali vakuum jarayonlarida PFA isitgichlari koʻpincha yiqilgan qobiqlarni koʻrsatadi-PFA metall yadroga yassilangan, baʼzan esa aylana ajinlari bilan. Yiqilish darhol elektr uzilishiga olib kelmaydi, lekin u yuqori qoldiq stressni keltirib chiqaradi va keyingi termal aylanish jarayonida PFA yorilishi mumkin.
Bosim{0}kompensatsiyalangan dizayn
Bosim{0}}kompensatsiyalangan PFA isitgichi metall yadro va PFA qobig'i o'rtasida muhrlangan halqasimon bo'shliqqa ega. Ishlab chiqarish jarayonida bo'shliq evakuatsiya qilinadi va 0,5-1,0 bar mutlaq bosimgacha quruq azot bilan to'ldiriladi. Kichik bosim regulyatori yoki bir martalik muhr (masalan, qiyshiq metall trubka)-ichki bosimni ushlab turadi. Isitgich vakuum kamerasiga (masalan, 0,01 bar) joylashtirilganda, ichki bosim (aytaylik, 0,8 bar) ichkariga emas, balki tashqariga (ichkaridan tashqariga) faqat 0,79 bar differensial hosil qiladi. PFA qobig'i siqilish emas, balki cho'zilgan halqa kuchlanishini boshdan kechiradi. Cho'zilish kuchlanishi kollapsga olib kelmaydi. Yirilish uchun kritik tashqi bosim ancha yuqori (10-20 bar). Isitgich barqaror bo'lib qoladi.
Bosimning-kompensatsiyalangan dizayni ikkita qiyinchilikka ega: (1) Isitgichning ishlash muddati davomida muhr saqlanishi kerak, shu jumladan termal aylanish. Metall-to- PFA qistirmalari (siqish armaturalari) vaqt o'tishi bilan sizib chiqadi. Payvandlangan metall plomba yoki shisha-metall plomba- ishonchliroq. (2) Ichki bosim harorat bilan ortadi (PV=nRT). 20 daraja haroratda 0,8 barda to'ldirilgan isitgich 150 daraja haroratda 1,2 barga etadi. PFA bu qo'shimcha halqa stressiga bardosh berishi kerak. 2 mm devor uchun, 25 mm OD, 1,2 bar ichki bosim halqa kuchlanishini beradi=P × D / (2 × t)=0.12 × 25 / 4=0.75 MPa-arzimas.
Yiqilishning oldini olish bo'yicha taqqoslash
| Isitgich dizayni | Ichki bo'shliq bosimi (bar abs) | Tashqi vakuum (bar abs) | Net differentsial (bar) | Yo'nalish | 20 gradusda qulab tushadimi? | 100 gradusda yiqiladimi? | Yuqori vakuum uchun mos keladimi? |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Standart (shamollatilgan) | 1.0 | 0.01 | 0,99 ichkariga | Kompressiv | Yo'q (marginal) | Ha (yiqilish) | Yo'q (50 darajadan yuqori) |
| Qalin devorli standart (shamollatilgan) (3 mm) | 1.0 | 0.01 | 0,99 ichkariga | Kompressiv | Yo'q | Yo'q (P_crit=1.4 bar 100 darajada) | Ha, lekin og'ir va yomon issiqlik uzatish |
| Bosim{0}}kompensatsiyalangan (muhrlangan, 0,5 bar to'ldirish) | 0.5 | 0.01 | 0,49 tashqi | Kuchlanish | Yo'q | Yo'q | Ha (barcha haroratlar) |
| Bosim{0}}kompensatsiyalangan (muhrlangan, 0,8 bar to'ldirish) | 0.8 | 0.01 | 0,79 tashqi | Kuchlanish | Yo'q | Yo'q | Ha (standart dizayn) |
| Bosim{0}}vakuum moslamasi bilan qoplanadi | 1.0 (tashqi mos ravishda tartibga solingan) | 0.01 | 0 (muvozanatlangan) | Yo'q | Yo'q | Yo'q | Ideal (murakkab) |
| Ikki-devor (metall yadro ustidagi PFA, bo'shliq yo'q) | Yoʻq (boʻshliq yoʻq) | N/A | N/A | N/A | Yo'q | Yo'q | Ha (yadro PFA ni qo'llab-quvvatlaydi) |
Vakuum jarayonlari uchun qo'llanma
50 darajadan past bo'lgan vakuum jarayonlari uchun standart PFA isitgichi (2 mm devor) qabul qilinadi, chunki E yuqori (≈ 500 MPa) va P_crit ≈ 0,8 bar-hali 0,99 bar differensial ostida qoladimi? Aslida 0,8 <0,99, shuning uchun qulash hali ham mumkin. Marja kichik. Ishonchliligi uchun bosimni-0,1 bardan past boʻlgan har qanday vakuum uchun kompensatsiya qiling.
50 darajadan yuqori bo'lgan vakuum jarayonlari uchun bosim-kompensatsiyalangan isitgich kerak bo'ladi. Kompensatsiyasiz, qulash bir necha soat yoki kun ichida aniq bo'ladi. Yiqilish belgilari: (1) Isitgichning tekisligi yoki ajinlari borligi; (2) PFA yorilishi natijasida izolyatsiya qarshiligi pasayadi; (3) Isitgich kattaroq oqim oladi (yadro kesmasi qisqarganmi? Darhaqiqat). Yiqilgan isitgichlarni darhol almashtiring.
150 darajadan yuqori bo'lgan vakuum jarayonlari uchun hatto bosim-kompensatsiyalangan PFA o'rmalash tufayli etarli bo'lmasligi mumkin. 150 daraja, E=150 MPa da PFA hali ham tashqi bosimni qo'llab-quvvatlay oladi, ammo vaqt o'tishi bilan o'rmalash g'ilofning puflanishiga olib kelishi mumkin. PFA teshilgan metall trubka bilan ta'minlangan-qo'sh devor dizaynidan foydalaning. Metall quvur bosim yukini ko'taradi; PFA kimyoviy qarshilikni ta'minlaydi.
Maydonga misol
Yarimo'tkazgichli vakuumli quritish kamerasi 120 daraja, 0,01 barda ishlaydi. Standart PFA isitgichlari 2 oy ichida qulab tushdi, bunda g'ijimlangan g'iloflar paydo bo'ldi. Zavod bosim-kompensatsiyalangan isitgichlarga o'tdi (ichki azot 0,8 bar, muhrlangan). Isitgichlar 3 yil davomida yiqilmasdan ishladi. Qo'shimcha xarajat (30% premium) 6 oy ichida to'xtash vaqtini bartaraf etish orqali qoplandi.
Xulosa: Bosim kompensatsiyasi yuqori{0}}vakuumda qulashning oldini oladi
Standart PFA isitgichlari yuqori vakuum ostida 50 darajadan yuqori haroratlarda qulab tushadi, chunki PFA moduli pasayib, kritik tashqi bosimni 1 bar differensialdan pastga tushiradi. Bosim-kompensatsiyalangan konstruksiyalar-ichki halqasimon bo‘shliq yopiladi va quruq azot bilan 0,5–0,8 bargacha bosim o‘tkaziladi-ichki (siqilish) o‘rniga kichik tashqi bosim farqini (cho‘zish halqasi kuchlanishi) hosil qilib, qulashning oldini oladi. Mutlaq 0,1 bardan past va 50 darajadan yuqori boʻlgan har qanday vakuum jarayoni uchun bosimni qoplash-PFA isitgichlarini belgilang. 150 darajadan yuqori haroratlar uchun ikki qavatli{14}}devorli metall-qo‘llab-quvvatlanadigan PFA dan foydalaning. Yiqilish xavfini tug'dirmang. Yiqilgan isitgich - bu muvaffaqiyatsiz isitgich. Bosimning o'rnini to'ldiring, aks holda vakuum sizning isitgichingizni buzadi. Kompensatsiyani tanlang.
