Ar gyfer Tiwb Gwresogydd Titaniwm y Mae'n Rhaid iddo Wrthsefyll Gweithrediad Sych Achlysurol (ee, Diferion Lefel Hylif Islaw'r Gwresogydd mewn Tanc Platio), Pa Drwch Wal sy'n Darparu'r Amser Goroesiad Hiraf Cyn Rhwygo Gwain?

Y cyfaddawd sylfaenol mewn dyluniad gwresogydd titaniwm ar gyfer-wrth gefn tân sych
Mewn tanciau platio, gall anweddiad, draeniad tanc neu fethiant pwmp achosi i'r lefel hylif ostwng yn is na'r gwresogydd trochi. Mae'r gweithrediad sych (gwresogydd wedi'i bweru mewn aer neu anwedd) yn cynhyrchu codiad tymheredd cyflym gan fod y cyfernod trosglwyddo gwres aer yn llawer is (h=10–50 W/m2·K) na chyfernod hylif (h ≈ 500–5,000 W/m2·K). O fewn munudau gall tymheredd y wain titaniwm godi uwchlaw 800 gradd gan achosi ocsidiad, ymgripiad a rhwyg. Mae trwch wal yn cael dwy effaith ar -amser goroesi tân sych. Mae wal fwy trwchus yn rhoi mwy o fàs thermol (gwresogi arafach) a mwy o ddeunydd i'w ocsidio cyn rhwygo, ond mae hefyd yn arwain at straen mewnol uwch oherwydd ehangiad gwahaniaethol. Yn y gwaith hwn rydym yn mesur yr amser goroesi ar gyfer sawl trwch wal mewn gweithrediad sych a dod o hyd i drwch y wal sy'n gwneud y mwyaf o'r hyd goroesi.

Effeithiau ar Uniondeb Mecanyddol: Ocsidiad a Dulliau Methiant Ymledol
Mae dau ddull methiant yn digwydd yn olynol mewn gwresogydd titaniwm sy'n gweithio'n sych mewn aer ar bwysau atmosfferig. Yn gyntaf, mae'r wyneb titaniwm yn ocsideiddio i raddfa ocsid trwchus a brau, sef TiO2 rutile. Mae ocsidiad yn digwydd gyda cineteg parabolig: cynnydd pwysau $\\propto \\sqrt{t}$. Ar 600 gradd mae'r haen ocsid yn cynyddu ar gyfradd o tua 0.1 mm yr awr. Ar 800 gradd, 0.5 mm yr awr. Mae'r ocsid yn fregus ac yn fflochio i ffwrdd i ddatgelu metel ffres. Yn ail, mae pwysau mewnol y wifren gwrthiant ehangu ac inswleiddio MgO yn achosi anffurfiad plastig sy'n dibynnu ar amser ymgripiad o'r swbstrad titaniwm. Mae ymlusgiad yn dod yn bwysig ar lefel uwch na 400 Deg C. Diffinnir rhwygiad fel hollti'r wain yn hydredol neu chwyddo a byrstio oherwydd gweithrediad cyfunol gwanhau waliau gan ocsidiad asglafol ac ymlediad ymgripiad.

Mae trwch wal yn effeithio ar y ddau fecanwaith. Mae gan wal fwy trwchus fwy o ditaniwm i'w ocsidio cyn teneuo i rwygo ac mae ganddi wrthwynebiad ymgripiad cryfach gan fod y gyfradd ymgripiad mewn cyfrannedd gwrthdro â sgwâr trwch wal. Ond mae trwch wal uwch yn golygu mwy o wres a allai arwain at dymereddau brig uwch yn ystod -tân sych.

Effaith Cyfradd Gwresogi ar Berfformiad Thermol
Mewn gweithrediad sych y cynnydd yn y tymheredd yw: dT/dt=q / ρ C pt − h ( T − T aer )/ ρ C pt lle t yw trwch y wal. Mae'r wal fwy trwchus yn arddangos cyfradd wresogi is gan fod màs mwy yn derbyn yr un mewnbwn pŵer. Yr amser a gyfrifwyd i gyrraedd 600 gradd (tymheredd ocsideiddio critigol) ar gyfer amrywio trwch wal ar gyfer dwysedd pŵer nodweddiadol o 3.0 W / cm2:

Trwch Wal Amser i 600 gradd (sych, h=30 W/m2K) Amser i 800 gradd (rhwygo) Modd Methiant Cyfanswm yr Amser Goroesi
0.8 mm 45 eiliad 1.5 munud 1.5 munud Ocsidiad cyflym, byrstio
1.0 mm 70 sec 140 eiliad 2.3 mun Teneuo ocsidiad, hollti.
1.2 mm 100 eiliad 200 eiliad 3.3 munud Toriad sydyn
Rhwyg ymlusgol 1.5 mm 150 s 300 s 5.0 min
2.0 mm 240 sec 480 eiliad 8.0 mun Rhwbiad sydyn
2.5 mm 360 eiliad 720 eiliad 12 munud Methiant sydyn
Mae trwch wal yn gymesur fwy neu lai ag amser goroesi. Mae wal 2.0 mm yn para 8 munud-3.5 gwaith yn hirach na wal 1.2 mm (3.3 munud).

Y Fasnach-i ffwrdd yn Synthesis: Trwch Wal Gorau ar gyfer Argyfwng Tân Sych-
Trwch wal, amser goroesi (munudau), bywyd cymharol, gweithgynhyrchu a Argymhellir ar gyfer Perygl Tân Sych-?
1.0 mm 2.3 mun 1.0 × gwaelodlin Hawdd Na (rhy fyr)
1.2 mm 3.3 mun 1.4 × Hawdd Ymylol
1.5 mm 5.0 mun 2.2 × Safonol Ie
1.8 mm 7.0 mun 3.0 × Posibl (cyflenwad cyfyngedig) Oes
2.0 mm 8.0 mun 3.5 × Gorchymyn arbennig Ie (ymarferol gorau)
2.5 mm 12 mun 5.2 × Anodd (problemau plygu) Overkill
Y trwch wal uchaf posibl ar gyfer tiwbiau gwresogydd titaniwm plygu yw 2.0 mm (cyfyngiadau plygu). Mae wal 2.0 mm yn rhoi 8 munud o amser goroesi -- digon i'r gweithredwr ymateb yn y rhan fwyaf o sefyllfaoedd lle mae lefel y tanc platio yn gostwng.

Peirianneg Heibio'r Wal: Sych-Dyfeisiau Atal Tân
Mae trwch y wal yn darparu amddiffyniad goddefol ond ni ddylai byth fod yn brif ffordd o amddiffyn rhag rhedeg sych. Y dull gorau yw ychwanegu switsh lefel sy'n gysylltiedig â chysylltydd y gwresogydd. Mae switsh arnofio neu chwiliwr dargludiant sy'n dad-yn egnioli'r gwresogydd pan fydd lefel yr hylif yn disgyn o dan y gwresogydd yn atal -tanio sych yn gyfan gwbl, ac yn gwneud trwch wal yn amherthnasol. Mae toriad thermol (TCO) ynghlwm wrth y wain ger y pin oer a'i addasu i 150 gradd ar gyfer amddiffyniad eilaidd. Os yw tymheredd y wain yn uwch na 150 gradd (gweithrediad sych), mae'r TCO yn agor y gylched. Felly gyda'r amddiffyniadau gweithredol hyn mae wal nodweddiadol o 1.2mm yn ddigon. Yn eu habsenoldeb, mae trwch wal o 2.0 mm yn rhoi ffenestr allweddol o 8 munud i'r gweithredwr ymyrryd.

Casgliad: Canlyniadau Wal Mwy trwchus mewn Estyniad Amser Goroesi Llinol
Gall defnyddio tiwbiau gwresogydd titaniwm wal fwy trwchus ddarparu amser hirach cyn rhwygo gwain os cânt eu rhedeg yn sych weithiau oherwydd cwymp lefel hylif. Graddfeydd amser goroesi yn gyffredinol yn llinol gyda thrwch wal: wal 2.0 mm wedi goroesi 8 munud (3.5x yn hirach na wal 1.2 mm (3.3 munud)). Ar gyfer cymwysiadau risg tân sych, argymhellir wal titaniwm 2.0 mm, sy'n gyfaddawd rhesymol rhwng hyd goroesi (8 munud) a chynhyrchedd. Mae trwch wal yn wrth gefn goddefol, ond mae'r switsh lefel a'r toriad thermol yn atal tân sych a dylid eu gweithredu bob amser. Ar gyfer gwresogyddion a ddefnyddir mewn tanciau platio a all brofi gwibdeithiau gwastad, nodwch wrth gefn wal 2.0 mm a chyd-gloi lefel orfodol. Darparu amser ymateb gweithredwr a ragwelir i'r gwneuthurwr i sefydlu isafswm trwch wal sydd ei angen. 2.0 mm a fydd yn rhoi digon o ymyl ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau.