Issiqlik almashtirgichlar uchun titan naychalari ko'pincha sovuq{0}}yaxshi o'lchamgacha tortiladi, bu jarayon kristall donalarini egib, cho'zadi. Ushbu deformatsiya metallning issiqlik o'tkazish qobiliyatiga ta'sir qiladimi? Javob nozik ha, lekin dizaynerni tashvishlantirish uchun etarli emas. Sovuq ishlov berish 2-darajali sof titanning mikroskopik tuzilishini o'zgartiradi, issiqlik o'tkazuvchanligini biroz pasaytiradi va bir vaqtning o'zida mexanik kuchning sezilarli darajada oshishini ta'minlaydi.
kontekstidatitanium 2-darajali issiqlik o'tkazuvchanligi sovuq ish, termal jarima mavjud, ammo sanoat issiqlik uzatish uskunasining operatsion haqiqatlari bilan solishtirganda juda kichik.
Titanning 2-darajali issiqlik o'tkazuvchanligini tushunish
Savdo uchun sof 2-darajali titanium issiqlik almashinuvchilari, dengiz suvi kondensatorlari va korroziyaga qarshi texnologik uskunalarda keng qo'llaniladi, chunki uning ajoyib korroziyaga chidamliligi va qulay mustahkamlik va vazn nisbati-va{2}}.
2-darajali tavlangan titanning issiqlik o'tkazuvchanligi taxminan:
k≈16,4 Vt/(m⋅K)k \\taxminan 16,4\\ \\mathrm{W/(m\\cdot K)}k≈16,4 Vt/(m⋅K)
Bu qiymat mis yoki alyuminiydan past, lekin korroziyaga chidamliligi material tanlashda ustunlik qiladigan ko'plab almashtirgichlar uchun etarli.
Issiqlik titandan qanday o'tadi
Metalllarda issiqlik almashinuvi asosan ikkita mexanizm orqali sodir bo'ladi:
Elektron harakati
Fononlar deb nomlanuvchi panjara tebranishlari
Nisbatan toza, tavlangan metallarda bu tashuvchilar kristall strukturasi bo'ylab kamroq uzilishlar bilan harakatlanadi. Panjara kiritilgan har qanday strukturaviy nuqson issiqlik o'tkazuvchanligini biroz pasaytirib, elektronlar va fononlarni tarqatishga intiladi.
Sovuq ish aynan shu turdagi tizimli buzilishlarni keltirib chiqaradi.
Sovuq ishlov berish metall konstruktsiyaga qanday ta'sir qiladi
Sovuq ishlash quyidagi jarayonlarni o'z ichiga oladi:
Sovuq chizish
Rolling
Swing
Stretch shakllantirish
Ushbu operatsiyalar metallni qayta kristallanish harorati ostida plastik deformatsiya qiladi.
Dislokatsiyalarning roli
Mikroskopik darajada sovuq deformatsiya kristall panjara ichida dislokatsiyalarning zich o'rmonini hosil qiladi. Dislokatsiya - bu metall konstruktsiyasidagi atomlarning to'liq bo'lmagan yoki noto'g'ri tekislangan tekisligi.
Ushbu nuqsonlar harakatiga xalaqit beradi:
Elektronlar
Fononlar
Natijada, issiqlik energiyasi material bo'ylab harakatlanayotganda biroz kattaroq qarshilikka duch keladi.
Metall o'tkazuvchanligi biroz kamroq, lekin bir xil strukturaviy o'zgarishlar natijasida ancha kuchliroq.
Haqiqatan ham qancha o'tkazuvchanlik yo'qolgan?
Sovuq ish natijasida yuzaga keladigan o'tkazuvchanlikning pasayishi o'lchanadi, ammo oddiy.
O'zgarishning odatiy kattaligi
Amaliy ma'noda, issiqlik o'tkazuvchanligi o'rtacha sovuq deformatsiyadan keyin bir metr Kelvin uchun vattning faqat bir qismiga kamayishi mumkin. Buyurtmani qisqartirish:
Dk≈0,1 Vt/(m⋅K)\\Delta k \\taxminan 0,1\\ \\mathrm{Vt/(m\\cdot K)}Dk≈0,1 Vt/(m⋅K)
qayta ishlash jarayonida kiritilgan shtamm miqdoriga qarab to'liq asosli.
Oddiy qobiq{0}}va{1}}quvurli issiqlik almashtirgichda bu o'zgarish operatsion o'zgaruvchilar bilan solishtirganda juda kichikdir, masalan:
Nopoklikka qarshilik
Suyuqlikning turbulentligi
Quvur devorining qalinligi
Oqim tezligi
Depozitlarni masshtablash
Jarayon haroratining o'zgarishi
Ko'pgina termal hisob-kitoblar uchun sovuq ish bilan kiritilgan o'tkazuvchanlik farqi oddiy almashtirgich noaniqligi shovqinida samarali tarzda yo'qoladi.
Nima uchun dizaynerlar odatda effektni e'tiborsiz qoldiradilar
2-darajali tavlangan titan uchun nashr etilgan issiqlik o'tkazuvchanlik qiymatlari odatdagi almashtirgichni loyihalash ishlari uchun to'liq mos bo'lib qolmoqda.
Amaliy dizayn istiqboli
Issiqlik tizimlari muhandisligida issiqlik uzatishning umumiy ko'rsatkichi odatda trubka devorining o'zi emas, balki suyuqlik{0}}yon qarshiligida ustunlik qiladi. Titan quvurlari devorlari nisbatan yupqa, shuning uchun hatto kichik o'tkazuvchanlikni kamaytirish ham umumiy issiqlik uzatish koeffitsientini hisoblashga ozgina ta'sir qiladi.
Natijada, almashtirgich o'lchamlarini hisoblashda kamdan-kam hollarda quyidagilar ajralib turadi:
Tavlangan 2-darajali titan
Oʻrtacha sovuq{0}}2-darajali titan
Almashtiruvchi burchga amaliy ta'sir minimaldir.
Shuning uchun standart nashr etilgan material xususiyatlari jadvallari ishlab chiqarish jarayonida quvurlar sezilarli darajada sovuq chizilgan bo'lsa ham, odatda etarli bo'ladi.
Sovuq ishning mexanik afzalliklari
O'tkazuvchanlik biroz pasaysa ham, sovuq ishlov berish katta mexanik afzalliklarni beradi.
Kuchni oshirish
Sovuq ishlangan{0}}2-darajali titan quyidagi diapazonda valentlik kuchini maksimal darajada oshirishi mumkin:
30% DUTS dan kam yoki unga teng 50%30\\% \\leq \\Delta UTS \\leq 50\\%30% DUTS dan kam yoki unga teng 50% dan kam yoki teng
deformatsiya darajasiga qarab.
Shu bilan birga, cho'zilish kamayadi, chunki metall kamroq egiluvchan bo'ladi.
Bu almashinuv ko'pincha almashtirgich quvurlari-da juda foydali bo'ladi, chunki quvvatni oshirish mumkin:
Bosimga qarshilik
Vibratsiyaga qarshilik
Strukturaviy qat'iylik
O'lchov barqarorligi
Shuning uchun engil termal jazo sovuq ish orqali erishilgan mexanik yutuqlar bilan ta'minlanadi.
Korroziyaga chidamliligi buzilmagan holda qoladi
Muhim nuqta shundaki, sof titanning korroziyaga chidamliligi oddiy sovuq ishlov berishdan deyarli ta'sirlanmaydi.
Korroziyaga chidamliligi uchun mas'ul bo'lgan himoya titan oksidi plyonkasi metall ichidagi mo''tadil panjara deformatsiyasidan qat'i nazar, sirtda tabiiy ravishda shakllanadi.
Dengiz suvi, xlorid xizmati va agressiv kimyoviy muhitlar uchun korroziya ko'rsatkichlari juda yaxshi bo'lib qolmoqda.
Operatsion o'zgaruvchilar bilan termal effektlarni solishtirish
Perspektivda o'tkazuvchanlik o'zgarishini joylashtirish uchun ifloslanish orqali kiritilgan termal qarshilikni ko'rib chiqing.
Hatto yupqa ifloslangan qatlam ham sovuq ishlov berish natijasida yuzaga keladigan o'tkazuvchanlikning butun pasayishiga qaraganda ancha katta termal jazoga olib kelishi mumkin.
Kattaroq ta'sir ko'rsatadigan operatsion omillar
Quyidagi omillar odatda almashtirgichning ishlashida ustunlik qiladi:
| Operatsion o'zgaruvchi | Issiqlik uzatishga ta'siri |
|---|---|
| Nopok konlar | Juda baland |
| Suyuqlik tezligi | Yuqori |
| Oqim rejimi | Yuqori |
| Masshtablash | Yuqori |
| Quvurlar tozaligi | Yuqori |
| Sovuq{0}}ish o‘tkazuvchanligini pasaytirish | Juda past |
Bu taqqoslash, issiqlik dizayni standartlarida sovuq{0}}ish effektlariga kamdan-kam e'tibor berilishini tushuntirishga yordam beradi.
Titanni qayta ishlashda metallurgiya balansi
Quvvat va o'tkazuvchanlik o'rtasidagi munosabat klassik metallurgiya kelishuvidir.
Sovuq ishlov berish materialni mustahkamlash uchun kristall panjaraga qasddan nuqsonlar kiritadi. Xuddi shu nuqsonlar issiqlik oqimini biroz buzadi.
Ko'pgina almashtirgich ilovalarida bu kelishuv juda qulaydir, chunki kuchning yaxshilanishi o'tkazuvchanlikning kichik pasayishidan sezilarli darajada ustun turadi.
Shuning uchun metall faqat maksimal o'tkazuvchanlik uchun emas, balki optimallashtirilgan muvozanat uchun ishlab chiqilgan:
Kuch
Korroziyaga qarshilik
Ishlab chiqarish qobiliyati
Termal ishlash
Chidamlilik
Xulosa
2-darajali sof titan bilan sovuq ishlov berish kristall panjara ichidagi dislokatsiya zichligini oshirish orqali issiqlik o'tkazuvchanligini biroz pasaytiradi. Ushbu mikroskopik nuqsonlar elektronlar va fononlarni tarqatib yuboradi, bu esa issiqlik uzatish qobiliyatining juda kichik pasayishiga olib keladi, odatda Kelvinning har bir metriga vattning bir qismi.
Muntazam issiqlik almashtirgich ilovalari uchun bu ta'sir ifloslanish, oqim sharoitlari va jarayon harorati kabi kattaroq operatsion parametrlarga nisbatan ahamiyatsiz. Tavlangan titan uchun standart o'tkazuvchanlik qiymatlari amaliy termal dizayn hisoblari uchun to'liq mos keladi.
Shu bilan birga, sovuq ishlov berish yakuniy kuchlanish kuchini 30-50% ga oshirishi mumkin, bu esa korroziyaga chidamliligini sezilarli darajada yo'qotmasdan qimmatli mexanik mustahkamlashni ta'minlaydi. Kichkina termal jarima titan trubkasiga berilgan-mexanik mushaklarning yashirin savdosiga aylanadi.
Har bir muhandislik moddiy mulki balansning bir qismi sifatida mavjud. Titan 2-darajasi ortidagi metallurgiyani tushunish, hatto mikroskopik strukturaviy o'zgarishlar sanoat issiqlik tizimlari ichida yashiringan murosaga qanday ta'sir qilishini ko'rsatadi.
