O'tkazmaydigan grafit siqilishda kuchli, ammo kuchlanishda zaif va uning ishlash chegaralari birinchi navbatda uni o'tkazmaydigan qilish uchun ishlatiladigan qatron tomonidan o'rnatiladi. To'satdan, mo'rt nosozlikni oldini olish uchun muhandislar ushbu chegaralarni hurmat qilishlari kerak. Ko'pincha yorilishdan oldin plastik deformatsiyani ko'rsatadigan metallardan farqli o'laroq, grafit juda kam yoki hech qanday ogohlantirishsiz ishlamay qoladi. Binobarin,o'tkazmaydigan grafit issiqlik almashinuvchisi chegaralari-harorat, bosim va termal zarba-bu yuqori korroziyaga chidamli-materyal uchun xavfsiz ishlash konvertini belgilaydi.
Harorat chegaralari: qatronga-bog'liq chegaralar
O'tkazmaydigan grafitli issiqlik almashtirgichning maksimal xizmat ko'rsatish harorati emdiruvchi qatronning termal barqarorligi bilan belgilanadi. Grafit substratning o'zi inert atmosferada 2500 darajadan yuqori haroratgacha barqaror bo'lib qoladi, lekin teshiklarni to'ldiradigan va oqish sızdırmazlığını ta'minlovchi-qatron ancha past haroratlarda parchalanadi.
| Qatronlar turi | Maksimal doimiy ish harorati | Fikrlar |
|---|---|---|
| Fenolik qatron | 180-200 daraja (odatiy); 210 darajaga qadar ba'zi baholar | Eng keng tarqalgan va tejamli-; chegaradan yuqori darajada yomonlashadi, uchuvchi moddalarni chiqaradi va g'ovaklikka olib keladi |
| PTFE (politetrafloroetilen) | 220-230 daraja | Yuqori harorat qobiliyati; mukammal kimyoviy qarshilik, lekin sezilarli darajada qimmatroq |
| Furan qatroni | 180-200 daraja | Fenolik bilan o'xshash; ba'zi organik erituvchilar uchun fenolik etarli bo'lmagan hollarda qo'llaniladi |
| Uglerod{0}}singdirilgan (qatronlar-siz) | 400 darajagacha (-faqat oksidlovchi bo'lmagan atmosferalarda) | Buzilish uchun qatron yo'q, lekin grafit gözenekli bo'lib qoladi; oksidlanishni oldini olish uchun inert yoki qaytaruvchi atmosferani talab qiladi |
Harorat chegarasidan oshib ketganda, fenolik qatronlar ko'mirlana boshlaydi, qisqaradi va yorilib ketadi. Grafit yana g'ovakli bo'lib, quyidagilarga olib keladi:
Korroziv suyuqliklarning almashinuvchi tanasi orqali oqishi.
Qobiq va trubka tomonlari-oʻrtasida oʻzaro ifloslanish.
Tashqi komponentlarning tezlashtirilgan korroziyasi.
200 darajadan yuqori xizmat ko'rsatish uchun PTFE{1}}singdirilgan grafit ko'rsatilgan. Biroq, xarajat o'sishi fenolik singdirilgan ekvivalentlarga qaraganda-ko'pincha 50-100% yuqori bo'lishi mumkin. 230 darajadan yuqori haroratda singdirilgan grafit odatda mavjud emas va muqobil materiallar (kremniy karbid, tantal yoki keramika) hisobga olinishi kerak.
Bosim chegaralari: kuchlanish zaifligi va dizayn standartlari
Grafitning yuqori siqilish kuchi (odatda 50–100 MPa) uning past kuchlanish kuchidan (10–25 MPa) keskin farq qiladi. Ichki bosim silindrsimon qobiqlar va quvurlarda halqa va eksenel kuchlanish kuchlanishlarini hosil qiladi. Grafit sezilarli kuchlanishga ishonchli bardosh bera olmasligi sababli, grafit issiqlik almashinuvchilari uchun bosim ko'rsatkichlari nisbatan oddiy.
Standart bosim ko'rsatkichlari
Blok{0}}turdagi issiqlik almashtirgichlar(burg'ulash kanallari bo'lgan silindrsimon yoki to'rtburchaklar bloklar): Standart dizaynlar qobiq va quvur tomonida 6 bar (87 psi) ga baholanadi.
Qobiq-va-truba dizaynlari: Odatda quvur tomonida 5-6 barga baholanadi; kattaroq qo'llab-quvvatlanmaydigan joylar tufayli qobiq tomoni biroz pastroq bo'lishi mumkin.
Maxsus mustahkamlangan dizaynlar: Tashqi po'lat qobiqlar, qalinroq grafit bo'laklari yoki oldindan zo'riqtirilgan dizaynlar orqali erishiladigan 10-12 bargacha bo'lgan bosimlar uchun mavjud. Bunday birliklar ehtiyotkorlik bilan ishlashni talab qiladi va ular-yaroqsiz{4}} emas.
Nominal bosim bir xil, barqaror yuklanishni nazarda tutadi. Bosimning ko'tarilishi, suv bolg'asi yoki tez aylanish dinamik kuchlanish kuchlanishlarini keltirib chiqaradi, ular to'satdan yorilishlarga olib kelishi mumkin, hatto barqaror holatdagi bosim belgilangan qiymatdan past bo'lsa ham-.
Dizayn kodlariga muvofiqligi
Metall bosimli idishlardan farqli o'laroq, grafit issiqlik almashinuvchilari ASME VIII bo'limi, 1-bo'lim bilan qamrab olinmaydi. Eng keng e'tirof etilgan dizayn standarti grafit apparatlari uchun nemis AD Merkblatt N1 (Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter) hisoblanadi. Ko'pgina ishlab chiqaruvchilar keng ko'lamli sinovlarga asoslangan ichki standartlardan ham foydalanadilar. Xaridorlarga etkazib beruvchidan dizayn kodi deklaratsiyasini so'rash va almashtirgich muhrlangan yoki tegishli sertifikatlanganligiga ishonch hosil qilish tavsiya etiladi.
Termal zarba: Operatsion chegarasi
Barqaror{0}}holat harorati va bosimidan tashqari termal zarba muhim ish chegarasini bildiradi. Grafit nisbatan past issiqlik kengayish koeffitsientiga ega (taxminan 2–6 × 10⁻⁶ / daraja, shisha yoki kremniyga o'xshash), ammo metallarga nisbatan past issiqlik o'tkazuvchanligi va juda past kuchlanish kuchiga ega. Grafitli issiqlik almashtirgichda harorat keskin oʻzgarganda{6}}masalan, issiq blokga sovuq suyuqlik quyish-differensial kengayish materialning tortish qobiliyatidan oshib ketadigan ichki kuchlanishlarni keltirib chiqaradi va yoriqlar hosil qiladi.
Tavsiya etilgan harorat o'zgarishi stavkalari
Ishlab chiqaruvchilar odatda standart grafit almashtirgichlar uchun maksimal ruxsat etilgan harorat o'zgarishi tezligini daqiqada 5-10 daraja tavsiya qiladi. Ba'zi og'ir bloklar{3}}daqiqada atigi 2-3 darajaga bardosh berishi mumkin. Ushbu stavkalardan oshib ketish, hatto bir marta, tuzatib bo'lmaydigan yorilishga olib kelishi mumkin.
Muvaffaqiyatsizlik stsenariysi misoli
Umumiy stsenariy - bu 150 gradusda ishlaydigan va texnik xizmat ko'rsatish uchun drenajlangan grafit blokli almashtirgich. Sovuq suv (20 daraja) keyin blok bir tekis sovishidan oldin qobiq tomoni orqali kiritiladi. Ichki yuzalar tez qisqaradi, qalinroq yadro esa issiq bo'lib qoladi. Olingan kuchlanish kuchlanishlari blokni kanal teshiklaridan tashqariga yorib yuboradi. Keyingi bosim ostida almashtirgich muvaffaqiyatsiz tugadi.
Termal zarbadan qochish uchun:
Hech qachon harorat farqi 50 darajadan yuqori bo'lgan suyuqlikni boshqa haroratda bo'lgan almashtirgichga kiritmang.
Sekin-asta-ko'tarish yoki sovutish-protseduralaridan foydalaning.
Harorat tenglashguncha oqimni cheklaydigan harorat blokirovkalarini yoki boshqariladigan valflarni o'rnating.
Kombinatsiyalangan harorat-bosim effektlari
Maksimal ruxsat etilgan bosim ko'pincha harorat oshishi bilan kamayadi. Qatronlar chegarasiga yaqinlashgan haroratlarda (masalan, fenolik uchun 190 daraja) qatron biroz yumshab, grafitning samarali kuchini pasaytiradi. Batafsil pasaytirish egri chiziqlari ishlab chiqaruvchiga -maxsus bo'lsa-da, konservativ yondashuv qatron chegarasidan 10-15 daraja past haroratlarda ish bosimini 20-30% ga kamaytirishdir. Mutlaq qatronlar maksimal darajada xizmat ko'rsatish uchun, siljish yoki qistirmaning bo'shashmasligi uchun bosimni yanada kamaytirish kerak.
PTFE alternativlari uchun cheklovlar: Taqqoslash
PTFE issiqlik almashtirgichlari past haroratlarda ishlaydi (odatda qattiq PTFE uchun 110 darajadan kamroq yoki unga teng), lekin yuqori bosimlarga (mustahkamlangan konstruktsiyalarda 10-16 bar) bardosh bera oladi va PTFE moslashuvchanligi tufayli termal zarbaga asosan immunitetga ega. Shunday qilib,o'tkazmaydigan grafit issiqlik almashinuvchisi chegaralariikkalasi ham torroq (harorat: 200–230 daraja; bosim: ~6 bar) va ehtiyotkorlik bilan ishlash intizomini talab qiladi. Jarayon 110 darajadan yuqori, lekin 200 darajadan past haroratni va 6 bar ichidagi bosimni talab qiladigan joylarda grafit juda yaxshi tanlovdir. 200 darajadan yuqori yoki 6 bardan yuqori, muqobil materiallarni baholash kerak.
Tekshirish va ortiqcha bosimdan himoya qilish
Grafit plastik deformatsiyalarsiz ishlamay qolganligi sababli, ortiqcha bosimdan himoya qilish juda muhimdir. Rölyef klapanlari bosimning almashtirgich nominalidan har qanday chegaradan oshib ketishining oldini olish uchun o'lchamlari va o'rnatilishi kerak. Doimiy tekshirish quyidagilarni o'z ichiga olishi kerak:
Gidrostatik sinov (termal shokning oldini olish uchun-bir xil haroratli-suvdan foydalaning).
Blok yuzlari va trubka plitalari bo'yoq penetrant tekshiruvi.
Bosimning pasayishi tendentsiyalarini kuzatish; keskin o'sish yorilish yoki ifloslanishni ko'rsatishi mumkin.
Keng tarqalgan xato - bu 6 bar nominalli almashtirgich vaqti-vaqti bilan 7 bar ko'tarilishiga toqat qilishi mumkin. Grafit hosil bo'lmaydi; 7 bar keyingi tsikllar bo'ylab tarqaladigan mikro yoriqlarni boshlashi mumkin, bu esa kunlar yoki haftalar o'tib to'satdan muvaffaqiyatsizlikka olib keladi. Nominal shartlar hech qachon oshib ketmasligi kerak.
Xulosa
O'tkazmaydigan grafitning harorat, bosim va termal zarba chegaralariga rioya qilish xavfsiz va uzoq muddatli ishlash uchun zarur-dir. Theo'tkazmaydigan grafit issiqlik almashinuvchisi chegaralari-fenolik{3}}qatronlar uchun odatda 180–200 daraja va 6 bar standart bosim-ixtiyoriy emas. Ular to'g'ridan-to'g'ri qatronning termal barqarorligi va grafitning o'ziga xos kuchlanish zaifligidan kelib chiqadi. Termal zarba sezgirligi metallar yoki PTFEda mavjud bo'lmagan boshqa operatsion cheklovni qo'shadi. Ushbu chegaralar grafitni PTFE (pastroq harorat, yuqori bosimga chidamlilik) yoki kremniy karbid (yuqori harorat va bosim, lekin yuqori narx) kabi kechirimli materiallarga nisbatan qayerda qo'llash mumkinligini tubdan belgilaydi. To'g'ri tanlash almashinuvchining sertifikatlangan chegaralarini jarayon sharoitlariga moslashtirishni o'z ichiga oladi, bunda vaqtinchalik jarayonlar uchun qo'shimcha xavfsizlik chegaralari mavjud. Bu chegaralar kuzatilganda, o‘tkazmaydigan grafitli issiqlik almashtirgichlar o‘n yilliklar davomida ishonchli, korroziyaga-bardoshli xizmat ko‘rsatadi.
