Kimyoviy korroziy eritmalar uchun elektr isitgichlarni belgilash vazifasi yuklangan texnologik muhandislar uchun g'ilof devorining qalinligi va sirt vatt zichligi o'rtasidagi bog'liqlik kamdan-kam hollarda yagona dizayn printsipi sifatida o'rgatiladi. Buning o'rniga, devor qalinligi ko'pincha bosimni ushlab turish qoidalari asosida tanlanadi, vatt zichligi esa suyuqlik turi va haroratiga qarab alohida jadvallardan tanlanadi. Bu uzilgan yondashuv yoki zaruratsiz konservativ spetsifikatsiyalarga-haddan tashqari sirt maydoniga ega bo'lgan katta o'lchamli isitgichlarga- yoki ichki simning haddan tashqari qizib ketishidan kelib chiqadigan muddatidan oldin nosozliklarga olib keladi. Yo'qolgan havola 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiqning termal qarshiligidir. Devor qalinligining har bir qo'shimcha millimetri ichki qarshilik simidan texnologik suyuqlikka issiqlik oqishiga to'sqinlik qilganligi sababli, yupqa devorli g'ilof uchun mutlaqo xavfsiz bo'lgan bir xil vatt zichligi-qalin devorli dizaynda tez degradatsiyaga olib kelishi mumkin. Ushbu maqola vatt zichligini 316 g'ilof devori qalinligi funktsiyasi sifatida kamaytirish uchun miqdoriy asosni taqdim etadi, bu muhandislarga maqsadli quvvat chiqishi va kutilgan xizmat muddatiga erishadigan isitish elementlarini belgilash imkonini beradi.
Quvvat zichligidagi cheklovchi omil sifatida 316 qobiqning issiqlik qarshiligi
Elektr isitish elementining maksimal ruxsat etilgan vatt zichligi asosan ichki nikel{0}}xrom qarshilik simining harorati bilan belgilanadi. Ushbu sim qotishma tarkibiga qarab-uzluksiz ishlash uchun odatda 800 darajadan 900 darajagacha oksidlanish chegarasidan past bo'lishi kerak-va atrofidagi magniy oksidi izolyatsiyasi o'zining dielektrik kuchini saqlab turishi kerak, bu esa taxminan 450 darajadan oshib ketadi. Qarshilik simi va qizdirilgan muhit o'rtasida uchta issiqlik qarshiligi ketma-ket ta'sir qiladi: MgO izolyatsiya qatlami, 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiq devori va qobiqning tashqi yuzasidagi suyuqlik chegara qatlami. O‘rtacha oqimga ega toza, past{10}}qovushqoqlikdagi suyuqliklar uchun suyuqlik chegara qatlamining qarshiligi ko‘pincha past vatt zichligida ustunlik qiladi. Biroq, vatt zichligi oshishi yoki suyuqlik sharoitlari kamroq qulay bo'lganda, g'ilof devorining qarshiligi tobora muhimroq bo'ladi. 316 g'ilof uchun issiqlik o'tkazuvchanligi 100 gradusda taxminan 15 Vt / m · K ni tashkil qiladi, 400 gradusda esa taxminan 18 Vt / m · K ga tushadi. Ushbu oddiy o'tkazuvchanlik 1,5 mm devor qalinligi birlik maydoni uchun taxminan 0,0001 m²·K/Vt issiqlik qarshiligiga hissa qo'shishini anglatadi. Bu raqam kichik ko'rinadigan bo'lsa-da, g'ilof devoridagi haroratning pasayishi bu qarshilik va issiqlik oqimining mahsulotiga teng. 10 Vt/sm² (100,000 Vt/m²) da 1,5 mm 316 qoplama ichki yuzadan tashqi yuzagacha taxminan 10 daraja harorat farqini hosil qiladi. 20 Vt / sm² da bir xil devor 20 graduslik pasayish hosil qiladi. 30 Vt/sm² da pasayish 30 darajaga etadi. Ichki sim allaqachon ruxsat etilgan maksimal harorat yaqinida ishlayotgan bo'lsa, bu raqamlar ahamiyatsiz emas.
Qalinroq qoplamalar uchun zarur bo'lgan vatt zichligini kamaytirish miqdorini aniqlash
Ma'lum bir jarayon harorati va suyuqlik holati uchun bir xil ichki sim haroratini saqlab qolish uchun g'ilof devori qalinligini oshirish vatt zichligini mutanosib ravishda kamaytirishni talab qiladi. O'rtacha qalinlik diapazonlari uchun aloqa taxminan chiziqli. 90 graduslik suv hammomida 15 Vt/sm² da muvaffaqiyatli ishlaydigan 1,0 mm devor qalinligi bo'lgan asosiy 316 g'ilofni ko'rib chiqing, ichki sim harorati 700 daraja. Teldan suvga umumiy harorat tushishi 610 daraja. Ushbu pasayishning taxminan 15 daraja g'ilof devori, MgO izolatsiyasi taxminan 100 daraja va suyuqlik chegara qatlami qolgan 495 darajani tashkil qiladi. Agar g'ilof devorining qalinligi 2,0 mm gacha oshirilsa, bir xil issiqlik oqimini hisobga olgan holda, devor bo'ylab haroratning pasayishi taxminan 30 darajaga etadi. Ichki sim haroratini 700 darajaga qaytarish uchun umumiy harorat tushishi 610 daraja qolishi kerak. Suyuqlikning chegara qatlamining tushishi jarayon sharoitlari bilan belgilanadi va MgO tushishi nisbatan doimiy bo'lgani uchun, yagona sozlanishi o'zgaruvchan issiqlik oqimidir. Vatt zichligini 15 Vt/sm² dan taxminan 13,5 Vt/sm² ga kamaytirish g'ilof devorini 15 gradusgacha pasaytiradi va simning dastlabki haroratini tiklaydi. Bu devor qalinligining 1,0 mm ga oshishi uchun 10% ga pasayishni anglatadi. 1,0 mm dan 2,5 mm gacha ko'proq agressiv o'sish uchun zarur bo'lgan pasayish taxminan 18% ga etadi. Ushbu hisob-kitoblar doimiy suyuqlik sharoitlarini nazarda tutadi. Amalda, qalinroq g'iloflar, shuningdek, ma'lum bir ichki diametr uchun tashqi diametrni kamaytirish orqali suyuqlik chegara qatlamini o'zgartiradi, ammo dominant ta'sir metall devorning o'tkazuvchanlik qarshiligini oshiradi.
Devor qalinligining isitgichning ishlash muddatiga ta'sirini eksperimental tasdiqlash
316 ta qoplamali immersion isitgichlarning boshqariladigan tezlashtirilgan xizmat muddatini sinovdan o'tkazish nazariy deratatsiya munosabatlarining empirik tasdiqlanishini ta'minlaydi. Bir tadqiqotda devor qalinligi 1,2 mm, 1,6 mm va 2,0 mm bo'lgan bir xil isitish moslamalari 95 graduslik aylanma suv aylanishida 12 Vt / sm² doimiy vatt zichligida ishladi. Barcha isitgichlar bir xil ichki qarshilik simli qotishma, MgO siqilish zichligi va ishlab chiqarish jarayonidan foydalangan. 1,2 mm qoplamali isitgichlar o'rtacha ishlamay qolish vaqti 18 000 soatni tashkil etdi, bunda nosozlik yoki qarshilik simining ochiq tutashuvi yoki izolyatsiya qarshiligining 1 megohmdan pastga tushishi sifatida aniqlanadi. 1,6 mm qoplamali isitgichlar oʻrtacha 11500 soatdan soʻng ishlamay qoldi-bir xil vatt zichligi va jarayon sharoitlariga qaramay ishlash muddati 36% ga qisqardi. 2,0 mm qoplamali isitgichlar atigi 7200 soatdan keyin ishlamay qoldi, bu eng yupqa devor guruhiga nisbatan ishlash muddatini 60% ga qisqartirdi. Sinov paytida MgO qatlamiga kiritilgan termojuft o'lchovlari sababni aniqladi: 2,0 mm qoplamali isitgichlar bir xil vatt zichligidagi 1,2 mm birliklardan taxminan 55 daraja yuqori ichki sim harorati bilan ishlaydi. Bu ko'tarilgan harorat simlarning oksidlanishini va MgO qarshiligining buzilishini tezlashtirdi. Tajriba 1,6 mm guruh uchun 10,5 Vt/sm² va 2,0 mm guruh uchun 9,5 Vt/sm² va 2,0 mm guruh uchun ilgari olingan chiziqli bog'lanishga ko'ra, vatt zichligi pasaytirilgan tajriba bilan takrorlanganda, har uch guruh ham 16 000 dan 18 000 soatgacha bo'lgan solishtirma ishlash muddatiga erishdilar. Bu shuni ko'rsatadiki, devor qalinligi isitgichning ishlash muddatini tabiiy ravishda kamaytirmaydi; aksincha, qalinroq devorlarni belgilashda vatt zichligini mos ravishda pasaytirmaslik erta buzilishning asosiy sababidir.
Ilova-Umumiy 316 qatlam qalinligi uchun maxsus vatt zichligi chegaralari
Quyidagi jadvalda umumiy texnologik suyuqliklarda 316 zanglamaydigan po'latdan qoplamali suv isitgichlari uchun tavsiya etilgan maksimal vatt zichligi qiymatlari keltirilgan. Ushbu tavsiyalar uzluksiz ishlashni, suyuqlikning o'rtacha aylanishini (Reynolds soni 4000 dan yuqori) va maqsadli ichki sim haroratini maksimal 750 darajani nazarda tutadi. Turg'un suyuqliklar yoki yuqori{6}}qovushqoqlikdagi muhitlar uchun 20–30% ga qo'shimcha pasaytirish tavsiya etiladi.
| Jarayon suyuqligi va odatdagi harorat | 316 G'ilof devor qalinligi 0,8-1,0 mm | 316 G'ilof devor qalinligi 1,2-1,5 mm | 316 Qopqoq devor qalinligi 1,6-2,0 mm | 316 G'ilof devor qalinligi 2,2-2,5 mm |
|---|---|---|---|---|
| Demineralizatsiyalangan suv, 20-60 daraja | 18 Vt/sm² | 15 Vt/sm² | 12 Vt/sm² | 10 Vt/sm² |
| Demineralizatsiyalangan suv, 60-95 daraja | 15 Vt/sm² | 12 Vt/sm² | 10 Vt/sm² | 8 Vt/sm² |
| Engil moy (ISO VG 32), 40-80 daraja | 12 Vt/sm² | 10 Vt/sm² | 8 Vt/sm² | 6,5 Vt/sm² |
| Og'ir yog '(ISO VG 220), 80-120 daraja | 8 Vt/sm² | 6,5 Vt/sm² | 5,5 Vt/sm² | 4,5 Vt/sm² |
| Suyultirilgan kislota yoki gidroksidi eritma, 50-80 daraja | 10 Vt/sm² | 8,5 Vt/sm² | 7 Vt/sm² | 5,5 Vt/sm² |
| Turg'un suv yoki tank burchaklari (past oqim) | 8 Vt/sm² | 6,5 Vt/sm² | 5 Vt/sm² | 4 Vt/sm² |
Bu qiymatlar standart isitgich konfiguratsiyasi uchun xavfsiz uzluksiz ishlash chegaralarini ifodalaydi. Ushbu tavsiyalardan oshib ketish darhol muvaffaqiyatsizlikka olib kelmaydi, lekin xizmat muddatini bosqichma-bosqich qisqartiradi. Tavsiya etilgan qiymatdan yuqori bo'lgan vatt zichligining har 10% ga oshishi odatda sim harorati va oksidlanish tezligi o'rtasidagi eksponensial bog'liqlik tufayli isitgichning ishlash muddatini 30-40% ga qisqartiradi.
Qalin devorlar va yuqori quvvat sarfi-oʻrtasidagi savdoni boshqarish
Agar ilova qalin devorli 316 qoplamaning mexanik mustahkamligini-va yuqori quvvat chiqishini talab qilsa, ko‘rinib turgan ziddiyatni hal qilish uchun uchta muhandislik strategiyasi mavjud. Birinchi va eng to'g'ridan-to'g'ri yondashuv - bu elementning isitiladigan uzunligini oshirish, shu bilan birga umumiy quvvatni doimiy saqlash. Suvga cho'mgan uzunligi ikki baravar katta bo'lgan isitgich bir xil umumiy quvvatni yarmi vatt zichligida berishi mumkin. Bu mexanik himoya uchun qalin devorni saqlab qoladi va ichki simlarning haroratini xavfsiz chegaralar ichida saqlaydi. Savdo{6}}kemaning kirib borish hajmini oshirish va material narxini oshirishdir. Ikkinchi strategiya - isitgich yuzasi bo'ylab suyuqlik oqimini kuchaytirish. Majburiy aylanish suyuqlik chegara qatlamining qarshiligini ikki-uch baravar kamaytirishi mumkin, tashqi qoplama haroratini pasaytiradi va qalin devorlarda ham yuqori vatt zichligiga imkon beradi. Quduq{10}}oʻrnatilgan aylanma halqa turgʻun sharoitlarga nisbatan 2–3 Vt/sm² quvvatni tiklashi mumkin. Uchinchi strategiya oraliq ish uchun ataylab dizayn tanlovi sifatida yuqori ichki sim haroratini qabul qilishni o'z ichiga oladi. Agar isitgich vaqti-vaqti bilan ishlayotgan bo'lsa-masalan, kuniga ikki marta ishlatiladigan idishdagi kutish rejimidagi haroratni saqlash-har bir tsikl davomida to'plangan oksidlanish zarari cheklangan. Bunday hollarda vatt zichligi bir necha yillik xizmat muddatini buzmasdan doimiy ko'rsatkichlardan 20-30% ga oshirilishi mumkin.
Xulosa: Vatt zichligini izolyatsiyada emas, balki devor qalinligining funktsiyasi sifatida ko'rsatish
316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qoplamali elektr isitish elementlarini tanlayotgan muhandislar uchun muhim tushuncha shundaki, devor qalinligi va vatt zichligini mustaqil ravishda belgilash mumkin emas. Yuqori vatt zichligida ishlaydigan yupqa devorli{2}}isitgich past vatt zichligida ishlaydigan qalin devorli-devorli isitgich bilan bir xil ichki sim haroratiga erishishi mumkin. Hech bir konfiguratsiya tabiatan ustun emas; har biri turli xil mexanik va termal ustuvorliklarga xizmat qiladi. To'g'ri spetsifikatsiya dominant cheklovni aniqlashdan boshlanadi. Agar mexanik talablar-bosim, tebranish, eroziya-2,0 mm yoki undan qalinroq qoplamani tanlashga majbur qilsa, ruxsat etilgan vatt zichligi termal qarshilik tamoyillaridan kelib chiqqan holda chiziqli o'chirish munosabati yordamida mos ravishda kamaytirilishi kerak. Aksincha, agar ixcham konvertda yuqori quvvat zichligi asosiy maqsad bo'lsa, ichki haroratni nazorat ostida ushlab turish uchun 1,0 mm yoki undan kamroq yupqaroq qobiq kerak. Isitgich ishlab chiqaruvchilariga talablarni taqdim etganda, muhandislar zarur bo'lgan umumiy quvvatni va maksimal ruxsat etilgan g'ilof devori qalinligini ko'rsatishlari kerak, keyin ishlab chiqaruvchidan olingan vatt zichligini hisoblashni va kutilgan xizmat muddatini tasdiqlashni so'rashlari kerak. Bu hamkorlikda yondashish mexanik jihatdan mustahkam, issiqlik muvozanatli va iqtisodiy jihatdan optimallashtirilgan-belgilangan spetsifikatsiyani ishlab chiqaradi, bu ham muddatidan oldin nosozlikning yashirin narxini, ham ortiqcha qurilgan dizaynlarning keraksiz xarajatlarini oldini oladi.
