Olomon kimyo zavodida zamin maydoni eng yuqori darajaga etadi. Issiq kislotali sovutish uchun mo'ljallangan PTFE qobig'i-va-trubka almashtirgich kichik avtomobilning oyoq izini egallashi mumkin, bu esa keng quvurlarni, konstruktiv yordamni va o'rnatish bo'shlig'ini talab qiladi. Xuddi shu issiqlik vazifasini bajaradigan, o'tkazmaydigan grafit blokidan qurilgan almashtirgich bu bo'shliqning faqat bir qismini egallashi mumkin, ba'zan esa laboratoriya skameykasida o'tirish uchun etarlicha kichikdir. Farqi bitta dominant material xususiyatiga bog'liq: issiqlik o'tkazuvchanligi.
Ino'tkazmaydigan grafit va PTFE issiqlik o'tkazuvchanligi, kontrast nafaqat ishlashni, balki uskunaning o'lchamini, vaznini va joylashtirish samaradorligini ham belgilaydi.
Issiqlik o'tkazuvchanligi dizayn sifatida-cheklovchi xususiyat
Issiqlik almashinuvchining o'lchamlarini aniqlashda asosiy rol
Issiqlik almashtirgichning o'lchami, birinchi navbatda, issiqlik energiyasini ikki suyuqlikni ajratib turadigan devor orqali qanchalik samarali tashilishi bilan boshqariladi. Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi issiqlik qarshiligini pasaytiradi, bu quyidagilarga imkon beradi:
Kichikroq issiqlik uzatish maydoni
Qisqa oqim yo'llari
Ko'proq ixcham geometriyalar
Kamaytirilgan material hajmi
O'tkazuvchanlik keskin oshganda, almashtirgich arxitekturasi asta-sekin emas, balki tubdan o'zgaradi.
Materiallarning o'tkazuvchanligini taqqoslash
PTFE past-o'tkazuvchanlik darajasi sifatida
PTFE taxminan juda past issiqlik o'tkazuvchanligini ko'rsatadi:
~0.25 W/m·K
Bu PTFE ni eng issiqlik izolyatsion muhandislik polimerlari qatoriga qo'yadi. Natijada:
Katta sirt maydonlari talab qilinadi
Uzun kolba uzunligi kerak
Qarshilikni kamaytirish uchun yupqa{0}}devorli geometriyalarga afzallik beriladi
PTFE almashtirgichlar odatda materialning o'zi orqali yomon issiqlik o'tkazuvchanligini qoplash uchun kengaytirilgan quvur to'plamlariga tayanadi.
Oʻtkazmaydigan grafit yuqori-oʻtkazuvchanlik materiali sifatida
O'tkazmaydigan grafit bloklari odatda quyidagi diapazonda issiqlik o'tkazuvchanligini ko'rsatadi:
80–120 W/m·K
Bu qiymat quyidagilarga bog'liq:
Grafit darajasi
Porozlik tuzilishi
Yopish uchun ishlatiladigan qatron emdirish turi
Ushbu o'zgarishlarga qaramay, o'tkazuvchanlik PTFE dan yuzlab marta yuqori bo'lib qoladi.
Grafit - bu termal supermagistral bo'lib, u erda PTFE o'ralgan mamlakat chizig'idir va almashtirgichning o'lchami farqni aks ettiradi.
Strukturaviy shakl va uning kompaktlikka ta'siri
Grafit almashinuvchilarining qattiq blokli arxitekturasi
O'tkazmaydigan grafit quvur sifatida ishlab chiqarilmaydi. Buning o'rniga, u quyidagicha ishlab chiqariladi:
Qattiq uglerod{0}}asosli blok
Ichki oqim kanallari bilan-aniqlik bilan burg‘ulash
Kimyoviy qarshilikni ta'minlash uchun qatron emdirish yordamida muhrlangan
Ushbu geometriya quyidagilarga imkon beradi:
Issiqlik o'tkazuvchi sirt maydonining zich qadoqlanishi
Kanallar orasidagi qisqa o'tkazuvchanlik yo'llari
Yilni hajmda yuqori strukturaviy qat'iylik
Natijada birlik hajmdagi sirt maydonini maksimal darajada oshiradigan almashtirgich.
PTFE Tube Bundle Arxitekturasi
PTFE{0}}asosidagi almashtirgichlar quyidagilarga tayanadi:
Uzun, ingichka quvurlar
Shell-va-nay yoki blok-truba konfiguratsiyasi
Past o'tkazuvchanlikni qoplash uchun kengaytirilgan oqim yo'llari
Ushbu arxitektura tabiatan quyidagilarni talab qiladi:
Kattaroq jismoniy iz
Kattaroq o'rnatish hajmi
Strukturaviy qo'llab-quvvatlash talablarining ortishi
Issiqlik samaradorligi oqibatlari
Issiqlik uzatish maydoniga bo'lgan talab
Grafit issiqlikni juda samarali o'tkazgani uchun:
Kerakli issiqlik uzatish maydoni keskin kamayadi
Devor qalinligi ishlash jazosisiz nisbatan kichik bo'lib qolishi mumkin
Materiallar bo'ylab termal gradyanlar minimallashtiriladi
Bundan farqli o'laroq, PTFE ekvivalent vazifaga erishish uchun katta sirt maydonini ko'paytirishni talab qiladi.
Termal yukga javob
Grafit tizimlari odatda quyidagilarni ko'rsatadi:
Tez termal javob
Yilni bo'limlar bo'ylab samarali energiya uzatish
Cheklangan hajmlarda barqaror harorat rejimlari
PTFE tizimlari ko'rsatadi:
Quvur devorlari orqali issiqlik uzatish sekinroq
Suyuqlik tomoni{0}}konvektsiyasiga ko'proq ishonish
Materiallar chegaralari bo'ylab kattaroq harorat farqlari
Muhandislik savdosi-Offlar
O'tkazmaydigan grafitning afzalliklari
Grafit almashtirgichlarning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:
Istisno issiqlik o'tkazuvchanligi (80-120 Vt / m · K)
Yuqori ixcham oyoq izi
Uskunaning og'irligining kamayishi
Yuqori sirt maydoni zichligi
Ushbu afzalliklar grafitni kosmosda cheklangan-o'rnatishlarda ayniqsa jozibador qiladi.
Grafitning cheklovlari
Issiqlik ustunligiga qaramay, grafit cheklovlarga ega:
Mo'rt mexanik harakat
Ta'sir va termal zarbaga sezgirlik
Kuchli oksidlovchi kislotalar bilan mosligi pasaygan
Materiallar va ishlab chiqarishning yuqori narxi
Ushbu cheklovlar uning dastur oynasini cheklaydi.
PTFE tizimlarining afzalliklari
PTFE quyidagilarni ta'minlaydi:
Ajoyib kimyoviy inertlik
Agressiv kislotalarga, shu jumladan HF ga mukammal qarshilik
Mexanik moslashuvchanlik
Tebranish va termal harakatga chidamlilik
Bu xususiyatlar PTFE ni qattiq kimyoviy muhitda universalroq qo'llash imkonini beradi.
Arizani tanlashda e'tiborga olish
Grafit afzal qilingan tanlovga aylanganda
O'tkazmaydigan grafit odatda quyidagi hollarda tanlanadi:
Mavjud o'rnatish maydoni juda cheklangan
Kimyo -oksidlantirmaydi va uglerod{1}}asosidagi materiallarga mos keladi
Yilni shaklda yuqori issiqlik samaradorligi talab qilinadi
Kapital xarajat oyoq izini kamaytirish uchun ikkinchi o'rinda turadi
PTFE zarur bo'lganda
PTFE quyidagi hollarda muhim bo'lib qoladi:
Hidroflorik kislota yoki kuchli oksidlovchi moddalar mavjud
Mexanik mustahkamlik talab qilinadi
Tizim tebranish yoki ishlov berish stressiga bardosh berishi kerak
Uzoq, moslashuvchan xizmat muddati ixchamlikdan ustun turadi
Xulosa
O'tkazmaydigan grafit va PTFE issiqlik uzatish ko'rsatkichlari o'rtasidagi farq asosan issiqlik o'tkazuvchanligi bilan belgilanadi. PTFE ~0,25 Vt/m·K bilan solishtirganda taxminan 80–120 Vt/m·K o'tkazuvchanlik qiymatlari bilan o'tkazmaydigan grafit o'zining qattiq, burg'ulangan blokli arxitekturasi-bilan juda kichikroq, engilroq va ixcham almashtirgich konstruktsiyalarini yaratishga imkon beradi.
Ino'tkazmaydigan grafit va PTFE issiqlik o'tkazuvchanligi, tanlov oxir-oqibatda o'ta ixchamlik va universal kimyoviy qarshilik o'rtasidagi muvozanatdir.
O'tkazmaydigan grafitning issiqlik o'tkazuvchanligining monumental ustunligi to'g'ridan-to'g'ri o'ta ixcham almashtirgich konstruktsiyalariga aylanadi, bu esa uni bo'sh joy eng cheklovchi va kimyoviy muvofiqligi undan foydalanishga imkon beradigan afzal echimga aylantiradi. Issiqlik almashtirgichning o'lchami oxir-oqibatda uning materialining issiqlik xususiyatini aks ettiradi-u tezkor termal yo'l yoki sekin izolyatsion yo'l sifatida ishlaydi.
