Elektr choynaklar, bug 'generatorlari va sanoat qozonlari- kabi qaynoq suvni ishlatish uchun elektr isitgichlarni loyihalash bo'yicha texnologik muhandislar uchun kritik issiqlik oqimi fenomeni isitgichning ishlashida asosiy chegara hisoblanadi. 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiqdan atrofdagi suvga issiqlik oqimi chegara qiymatidan oshib ketganda, qaynash rejimi yadroli qaynashdan plyonka qaynashiga o'tadi. Plyonkani qaynatishda qobiq yuzasida uzluksiz bug 'qatlami hosil bo'lib, issiqlik uzatish koeffitsientini keskin kamaytiradi va qobiq harorati tez ko'tarilishiga olib keladi. Kuyish deb ataladigan bu holat bir necha soniya ichida g'ilofning haroratini yuzlab darajaga ko'tarishi mumkin, bu esa qarshilik simining oksidlanishiga, MgO izolatsiyasining buzilishiga yoki qobiqning yorilishiga olib keladi. 316 g'ilofning devor qalinligi kritik issiqlik oqimi qiymatiga va plyonka qaynashi boshlanganidan keyin termal javob vaqtiga ta'sir qiladi. Ushbu maqola g'ilof devori qalinligi va kuyish xavfi o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlaydi va yuqori-issiqlik-qaynayotgan suvni qo'llash uchun tanlash bo'yicha ko'rsatmalar beradi.
316 qobiqdagi kritik issiqlik oqimi va yonish fizikasi
Yadroli qaynashda bug 'pufakchalari 316 g'ilof yuzasida yadro hosil bo'ladigan joylarda hosil bo'ladi, ajralib chiqadi va suyuqlik orqali ko'tarilib, issiqlikni samarali olib boradi. Suvni yadroli qaynatishda issiqlik uzatish koeffitsienti sirt sharoitiga va harorat farqiga qarab 5000 dan 50 000 Vt/m²·K gacha. Issiqlik oqimining oshishi bilan qabariq hosil bo'lish chastotasi va zichligi oshadi. Kritik issiqlik oqimida bug 'pufakchalari g'ilof yuzasini qoplaydigan doimiy bug' plyonkasiga birlashadi. Bug 'plyonkasi suyuq suvdan taxminan 20 baravar past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, bu esa issiqlik qarshiligini sezilarli darajada oshiradi. Bir xil issiqlik oqimini saqlab turish uchun g'ilof yuzasi harorati ko'tarilishi kerak, lekin bug' plyonkasi qalinligi ham harorat o'sishi bilan oshib, o'z-o'zidan ushlab turuvchi{11}}izolyatsiya qatlamini hosil qiladi. 100 daraja to'yingan suvda 316 g'ilof uchun kritik issiqlik oqimi odatda 1000-1500 kVt/m² (100-150 Vt/sm²) ni tashkil qiladi. Bu 5–30 Vt/sm² quvvatda ishlaydigan sanoat suv isitgichlarining odatdagi ish diapazonidan ancha yuqori. Biroq, mahalliy issiq nuqtalar, sirt ifloslanishi yoki oqimning buzilishi mahalliy muhim issiqlik oqimini 50-80 Vt/sm² gacha kamaytirishi mumkin. 50% issiq nuqta koeffitsienti bilan 20 Vt/sm² da ishlaydigan isitgich mahalliy kritik issiqlik oqimidan oshib ketishi mumkin. Qopqoqning bir qismida plyonka qaynashi boshlangandan so'ng, harorat tez ko'tarilib, bug 'plyonkasi butun sirt bo'ylab tarqalishi mumkin.
Devor qalinligi kuyish oqibatlarini qanday o'zgartiradi
316 g'ilof plyonka qaynayotganda, issiqlik uzatish koeffitsienti taxminan 10000 Vt/m²·K dan taxminan 500 Vt/m²·K gacha tushadi. Ruxsat etilgan vatt zichligi 20 Vt/sm² (200,000 Vt/m²) uchun qobiqdan suvgacha bo'lgan talab qilinadigan harorat farqi yadroli qaynatishda 20 darajadan plyonkali qaynatishda 400 darajaga ko'tariladi. Shuning uchun qobiq sirtining harorati 120 darajadan taxminan 500 darajaga ko'tariladi. Bu haroratning ko'tarilishi qobiqning termal vaqt konstantasiga nisbatan bir zumda sodir bo'ladi. Muhim savol shundaki, operator yoki boshqaruv tizimi vaziyatni aniqlashi va quvvatni kamaytirishdan oldin ichki qarshilik simining harorati xavfsiz chegaradan-odatda 800 darajadan -oshadimi. Telning harorati g'ilofning ichki yuzasi harorati va MgO izolyatsiyasi va har qanday interfaal bo'shliqlar bo'ylab haroratning pasayishiga teng. 0,8–1,0 mm qalinlikdagi yupqa devorli-qoplamalar uchun plyonka qaynash vaqtida simning harorati 5–10 soniya ichida 900–1000 darajaga yetishi mumkin, bu esa tez oksidlanish va ishlamay qolishiga olib keladi. Qalin{29}}devorli 2,0–2,5 mm qalinlikdagi g‘ilof uchun qobiqning termal massasi plyonkaning dastlabki qaynash vaqtida issiqlikni o‘ziga singdirib, sim haroratining oshishini 20–40 soniyaga kechiktiradi. Bu kechikish harorat sensori yoki termal uzilishning javob berishi uchun qo'shimcha vaqtni beradi. Shu bilan birga, qalinroq g'ilof ham ko'proq issiqlikni saqlaydi, ya'ni u qizib ketgandan so'ng, quvvat o'chirilgandan keyin sovishi ko'proq vaqt talab etadi. Buning aniq ta'siri shundaki, qalin{37}}devorli g'iloflar qisqa plyonkali qaynash ekskursiyalarini ko'proq kechiradi, lekin agar ekskursiya uzoq davom etsa, jiddiyroq zarar ko'radi.
Sirtni o'zgartirish orqali kritik issiqlik oqimini kuchaytirish
316 g'ilofdagi kritik issiqlik oqimi sirt mikro tuzilishi va namlanishiga juda bog'liq. Silliq, sayqallangan sirt qo'pol yoki g'ovakli sirtga qaraganda kamroq muhim issiqlik oqimiga ega, chunki yadrolanish joylari kamroq bo'ladi. 1,2 mm dan past boʻlgan yupqa{3}}devorli gʻiloflar uchun chayqalish jarayoni odatda 0,4–0,8 mikron Ra ga teng nisbatan silliq sirt qoldiradi. 1,8 mm dan yuqori qalin{8}}devorli g'iloflar uchun turli ishlab chiqarish jarayonlari tufayli sirt qo'polroq bo'lishi mumkin, 1,0-2,0 mikron Ra. Bu qo'pol sirt ko'proq yadrolanish joylarini ta'minlash orqali muhim issiqlik oqimini 20-30% ga oshirishi mumkin. Shuning uchun qalin devorli g'iloflar qaynatishda ikki baravar afzalliklarga ega: ular kuyish shikastlanishini kechiktirish uchun ko'proq issiqlik massasini ta'minlaydi va ularning odatda qo'pol yuzasi kuyish paydo bo'ladigan chegarani oshiradi. Quyidagi jadval ish vatt zichligi va suv sifatiga asoslangan qaynoq suv xizmatida 316 ta qobiq uchun tavsiya etilgan devor qalinligini beradi.
| Ishlaydigan vatt zichligi | Suv sifati | Tavsiya etilgan minimal devor qalinligi 316 | Tavsiya etilgan maksimal devor qalinligi 316 | Kritik issiqlik oqimi chegarasi | Kuyishdan himoya qilish mexanizmi |
|---|---|---|---|---|---|
| 15 Vt/sm² gacha | Toza, past qattiq moddalar | 0,8 mm | 1,6 mm | 5 – 8× | Yupqa devor qabul qilinadi; past xavf |
| 15 – 25 Vt/sm² | Toza, past qattiq moddalar | 1,2 mm | 2,0 mm | 3 – 5× | O'rtacha qalinlik termal massani ta'minlaydi |
| 25 – 35 Vt/sm² | Toza, past qattiq moddalar | 1,6 mm | 2,5 mm | 2 – 3× | Yonish tolerantligi uchun qalin devor kerak |
| 15 Vt/sm² gacha | Qattiq suv, miqyosi potentsiali | 1,2 mm | 2,0 mm | 3 – 5× | Qalinroq devor miqyosi{0}}bo'lgan issiq nuqtalarga qarshilik ko'rsatadi |
| 15 – 25 Vt/sm² | Qattiq suv, miqyosi potentsiali | 1,6 mm | 2,5 mm | 2 – 3× | Qalin devor muhim; tez-tez oqartirish kerak |
| Har qanday vatt zichligi | Demineralizatsiyalangan suv | 1,0 mm | 1,6 mm | O'zgaruvchan | Demineralizatsiyalangan suvning kritik issiqlik oqimi kamroq; yuqori vatt zichligidan qoching |
Qaynayotgan suvda 25 Vt/sm² dan yuqori ishlaydigan ilovalar uchun devor qalinligidan qat'i nazar, 316 zanglamaydigan po'latdan foydalanish tavsiya etilmaydi. Kritik issiqlik oqimi chegarasi juda kichik va -suv sathining pasayishi, bosimning o'zgarishi yoki sirtning ifloslanishi- kabi har qanday vaqtinchalik holat kuyishni keltirib chiqarishi mumkin. Bunday hollarda muhandislar Incoloy 825 yoki o'rnatilgan termojuftlar va faol quvvat nazorati bilan qoplangan isitgichni ko'rib chiqishlari kerak.
Yupqa{0}}devorli g‘iloflarda kuyishning oldini olish strategiyalari
Qaynayotgan suv xizmatida-devorlari 1,2 mm dan past boʻlgan yupqa devorli 316 gʻilofdan-odatda tez issiqlik reaktsiyasi uchun-foydalanish zarur boʻlganda, uchta dizayn strategiyasi kuyish xavfini kamaytirishi mumkin. Birinchi va eng muhimi, ortiqcha haroratni o'lchash tizimini o'rnatishdir. G'ilof yuzasiga mahkamlangan termojuft yoki MgO ichiga o'rnatilgan qarshilik harorat detektori 1-2 soniya ichida plyonkaning qaynash haroratining tez ko'tarilishini aniqlay oladi, bu esa simning shikastlanishidan oldin quvvatni o'chirishni boshlaydi. Ikkinchi strategiya - suv sifatiga asoslangan vatt zichligi taxminiy kritik issiqlik oqimining 80% dan oshishiga to'sqinlik qiladigan sobit quvvat cheklovchisi bilan ishlash. Demineralizatsiyalangan suv uchun bu ish hajmini 40-50 Vt/sm² gacha cheklashi mumkin, bu hali ham yuqori, lekin biroz chegarani ta'minlaydi. Uchinchi strategiya - qobiq yuzasi bo'ylab suv aylanishini yaxshilash. Majburiy konveksiya qaynashida kritik issiqlik oqimi hovuz qaynashidan uch baravar yuqori. Sirkulyatsiya pompasi yoki aralashtirgich xavfsiz ishlash chegarasini 100 Vt/sm² dan 300 Vt/sm² gacha oshirishi mumkin. Ushbu strategiyalar mavjud bo'lmaganda, qalin{20}devorli g'ilofni belgilash qaynoq suvdan foydalanishda kuyishning oldini olishning eng oddiy va ishonchli usuli hisoblanadi. Qalin devorning issiqlik samaradorligi jazosi xavfsizlik va ishonchlilik afzalliklarini hisobga olgan holda qabul qilinadi.
