Sut Mae'r Dull o Fowntio Gwresogydd Gwain Titaniwm (Deth Flanged vs. Threaded) yn Newid y Dosbarthiad Straen yn y Gyffordd Pin Oer Pan Wedi'i Ddarostwng i Feicio Thermol o 20 gradd i 180 gradd?

Y Cyfaddawd Sylfaenol wrth Fowntio Gwresogydd ar gyfer Gwasanaeth Beiciau Thermol Uchel
Mae gwresogyddion amgaeedig titaniwm yn aml yn cael eu gosod trwy waliau tanc gan ddefnyddio cysylltiad flanged (wedi'i folltio i fflans gyfatebol) neu deth wedi'i edafu (wedi'i sgriwio i mewn i gyplydd wedi'i weldio). Mae'r gyffordd pin oer, lle mae'r wifren gwrthiant mewnol yn ymuno â'r plwm trydanol allanol, yn profi'r straen thermol mwyaf yn ystod beicio o amgylchynol (20 gradd) i dymheredd prosesu (180 gradd). Mae'r modd y mae'r wain yn cael ei osod yn effeithio ar y modd y mae'n ehangu ac yn cyfangu mewn perthynas â wal sefydlog y tanc ac, felly, yn cael effaith uniongyrchol ar y modd y mae straen yn cael ei ddosbarthu ar y pwynt hanfodol hwn. Mae'r mownt flanged yn darparu rhywfaint o gydymffurfiad rheiddiol ac echelinol, ond mae'r deth wedi'i edafu yn cyfyngu'r wain yn anhyblyg. Mae trwch wal yn rhyngweithio â dull mowntio: Mae wal fwy trwchus yn gwella anystwythder echelinol ac yn trosglwyddo mwy o straen thermol i'r cysylltiad pin oer. Mae'r dadansoddiad hwn yn cymharu dosbarthiadau straen ar gyfer mowntio flanged ac edafedd, ac yn darparu awgrymiadau dethol ar gyfer cymwysiadau cylch tymheredd uchel.

Effaith ar Uniondeb Mecanyddol: Straen Cyffordd Pin Oer
Ar gyfer gwresogydd titaniwm o hyd 500 mm, yr ehangiad echelinol yw ΔL=× L × ΔT=8.6e-6 × 500 × 160=0.69 mm pan gaiff ei gynhesu o 20 gradd i 180 gradd. Mae'r wain yn cael ei ddal yn dynn mewn deth edau mownt wrth yr edafedd. Mae'r ehangiad cyfyngedig hwn yn cynhyrchu straen cywasgol echelinol o σ_axial=E × × ΔT=105 GPa × 8.6e-6 × 160=144 MPa. Mae'r tensiwn hwn yn cael ei drosglwyddo ar unwaith i'r gyffordd pin oer lle mae'r wain yn newid o gynhesu i heb ei gynhesu. Ar gyfer wal o 1.0 mm, mae'r straen hwn yn is na'r cryfder cnwd o 275 MPa, ac felly mae'n dangos ymddygiad elastig. Ond mae marchogaeth aml yn cynhyrchu blinder ar y cyd. Ar gyfer wal 1.8 mm, y straen echelinol yw 144 MPa (yn annibynnol ar drwch wal am gyfyngiad anhyblyg) ond mae'r anystwythder plygu ar y gyffordd yn uwch, ac felly mae llai o allu i wneud iawn am ychydig o gamliniadau. Mae dadansoddiad elfen feidraidd yn dangos bod y ffactor crynodiad straen yn y gyffordd pin oer yn cynyddu o 2.5 ar gyfer y wal 1.0 mm i 3.2 ar gyfer y wal 1.8 mm, gyda straenau brig lleol cyfatebol o 360 MPa a 460 MPa. Mae'r wal 1.8 mm yn fwy na'r cryfder cynnyrch lleol, gan arwain at ddadffurfiad plastig bob cylch a methiant blinder cyflym.

Mae'r gwresogydd wedi'i glymu mewn mownt flanged gyda gasged, er nad yw wedi'i osod yn anhyblyg. Mae'r fflans yn caniatáu i'r wain lithro ychydig drwy'r gasged wrth iddo ehangu. Mae'r grym ffrithiant yn y gasged (nid modwlws toriad llawn) yn gwrthsefyll ehangiad ac yn lleihau'r straen echelinol gan ffactor o 5–10 i 15–30 MPa. Mae'r straen ar y gyffordd pin oer yn llai na 50 MPa, sydd o fewn y terfyn elastig ar gyfer waliau 1.0 mm a 1.8 mm. Mae'r mownt flanged yn ei hanfod yn datgysylltu'r ehangiad thermol o'r gyffordd pin oer.

Effaith ar Berfformiad Thermol: Colli Gwres a Difrod Gasged
Mae'r dull mowntio hefyd yn dylanwadu ar y trosglwyddiad gwres yn y pin oer. Mewn deth wedi'i edafu, mae cyffyrddiad metel i fetel yn rhoi dargludiad thermol da o'r wain i wal y tanc, gan oeri cyffordd oer y pin a chynnal y sêl drydanol. Ond mae'r oeri hwn hefyd yn golygu colli gwres, sy'n lleihau effeithlonrwydd y system 2-5%. Mewn mownt flanged, mae'r gasged (PTFE neu ffibr cywasgedig yn gyffredinol) yn ynysydd, gan leihau colled gwres i lai nag 1%, ond gan ganiatáu i'r gyffordd pin oer weithredu'n boethach. Ar gyfer gweithredu ar 180 gradd, gall y pin oer ar mownt flanged fod yn 120-140 gradd angen gwifrau plwm tymheredd uchel ac inswleiddio silicon neu wydr ffibr. Nid yw trwch y wal yn effeithio'n fawr ar y gwahaniaethau gwres hyn.

Sut i Ddewis Dull Mowntio: Synthesis o'r Fasnach-i ffwrdd
Math Mowntio Trwch Wal Uchaf Straen ar Oer Pin (cylch 20 gradd i 180 gradd) Cais a Argymhellir Colli Gwres Bywyd Blinder (Cylchoedd i Fethiant)
Deth wedi'i edafu 1.0 mm 360 MPa (cyfyngedig) 5,000 – 10,000 o gylchoedd 3 – 5% Cymwysiadau beicio isel-(< 5,000 cycles) with thin wall.
Deth wedi'i edafu 1.8 mm 460 MPa (cyfyngedig) 1,000 – 2,000 o gylchoedd 3 – 5% Heb ei argymell - anffurfiad plastig fesul cylchred
Gasged fflans PTFE Unrhyw (1.0-1.8 mm) < 50 MPa > 100,000 o gylchoedd < 1% Wedi'i ffafrio ar gyfer cymwysiadau{-cylchred uchel neu dymheredd uchel.
Flanged with metal gasket (spiralwound)Any < 80 MPa > 50,000 cycles1 - 2% High temperature (>200 gradd ) lle mae PTFE yn torri i lawr.
Dolenni Ehangu Peirianneg a Chysylltiadau Hyblyg Y Tu Hwnt i'r Mwnt
Os oes angen mowntio wedi'i edafu ar y cais (hy, ôl-ffitio i gyplyddion presennol), mae'r tiwb gwresogydd yn cynnwys dolen ehangu (tro 180 gradd) rhwng yr adran wresogi a'r gyffordd pin oer i amsugno ehangiad thermol yn fecanyddol a lleihau straen ar y pin oer yn annibynnol ar drwch wal. Mae cromlin 90 gradd o radiws 50 mm yn lleihau'r llwyth echelinol a drosglwyddir 70%. Fel arall, defnyddir cysylltiad pibell metel hyblyg rhwng y gwresogydd a'r amgaead trydanol i inswleiddio'r pin oer rhag grymoedd ehangu thermol.

CASGLIAD: Fflans mount yn well ar gyfer gwasanaeth beicio thermol uchel
We demonstrate that a flanged mount with a compliant gasket reduces the tension at the cold pin junction of a titanium encased heater with thermal cycling from 20$^\circ$C to 180$^\circ$C as compared to a threaded nipple. The rigid restriction in the threaded mount induces an axial compressive stress of 144 MPa, which combined with stress concentration factors of 2.5-3.2 leads to localized yielding at the cold pin for thick walls (>=1.5 mm). Dim ond 1,000-2,000 o gylchredau sydd gan waliau edafedd 1.8 mm. Mae'r wain â mowntio flanged yn llithro trwy'r gasged ac mae'r straen brig yn aros yn is na 50 MPa waeth beth yw trwch y wal, gan arwain at> 100,000 o gylchoedd. Lle nad oes modd osgoi gosod edau, defnyddiwch wal denau (Llai na neu'n hafal i 1.0 mm) a dolen ehangu. Ar gyfer gosodiadau newydd lle mae angen gwydnwch uchel o dan feicio gwres, y fanyleb o ddewis yw mownt flanged gyda gasged PTFE. Mae trwch wal wedi'i osod yn seiliedig ar ofynion cyrydiad a phwysau, ac nid y straen a achosir gan y mowntio.