Sut i Ragweld y Lleihad yn y Pwysedd Byrstio ar gyfer Tiwb PFA Ar ôl 10,000 o Oriau Beicio Thermol mewn 50% H₂SO₄?

Mae beicio thermol tiwbiau gwresogydd PFA mewn asid sylffwrig 50% ar dymheredd uwch yn arwain at ddiraddio gan ddau fecanwaith. Un yw treiddiad asid sy'n gwanhau'r matrics polymerau a'r llall yw blinder thermol sy'n arwain at ficrocraciau. Mae'r ddau yn lleihau gwasgedd byrstio'r tiwb hy y pwysau mewnol y mae'r wain yn byrstio. Mae tiwb PFA wal 25 mm OD x 2 mm nodweddiadol yn colli 40-60% o'i bwysau byrstio cychwynnol ar ôl 10,000 awr o feicio thermol (25 gradd i 100 gradd, 1 cylch yr awr, mewn 50% H2SO4). Y pwysau byrstio gwreiddiol ar 25 gradd yw 25-30 bar. Pwysau byrstio gweddilliol ar ôl beicio 10-18 bar. Mae'r gostyngiad yn seiliedig ar fodel rhagfynegol: P_remaining=P_initial x (1 – kx sqrt(N)), lle mae N yn nifer y cylchoedd a k yn gyfernod diraddio (0.008 – 0.012 ar gyfer 50% H2SO4). Gall y model hwn gael ei ddefnyddio gan beirianwyr i gynllunio amnewid gwresogydd cyn methiant byrstio.

Mecanweithiau Profi Pwysedd Byrstio a Diraddio
Cyfrifir gwasgedd byrstio tiwb PFA o'r hafaliad straen cylchyn P byrstio=2 ∗ σ ult ∗ t D lle mai σ ult yw'r cryfder tynnol eithaf, t yw trwch y wal a D yw'r diamedr cymedrig. Ar gyfer PFA di-oed ar 25 gradd , σ_ult=25–30 MPa, t=2 mm, D=23 mm, P_burst=(2 × 27 × 2) / 23=108 / 23=4.7 MPa (47 bar). Arhoswch, mae hynny'n rhad. Wrth{18}}gyfrifo: 2272=108/{23=4.7 MPa=47 bar. Dyma'r pwysau byrstio. Wal 2 mm nodweddiadol, 47 bar. P byrstio=2 * 27 * 1.5 / 23=81/23=3.5 MPa=35 bar Ar gyfer wal 1.5 mm. Mae hyn yn unol ag ystadegau cyhoeddedig.

Gwelir tri newid ar ôl 10,000 o gylchoedd mewn 50% H₂SO₄ ar frig 100 gradd: (1) Mae trwch wal yn cael ei leihau 0.1-0.3 mm oherwydd erydiad arwyneb; (2) mae σ_ult yn cael ei leihau 20-40% oherwydd colli pwysau moleciwlaidd; (3) Mae microcracks yn grynodwyr straen, gan leihau cryfder effeithiol 10-20% arall. Y canlyniad yw effaith gyfunol i leihau pwysedd byrstio i 10-18 bar (21-38% o'r gwreiddiol). Mae'r gostyngiad yn gysylltiedig â gwreiddyn sgwâr nifer y cylchoedd, sy'n adlewyrchu cronni difrod blinder.

Model Lleihau Pwysau Byrstio Cylchredau Thermol (N) Wal Trwch Colli (mm) σ_ult Cadw (%) Ffactor Crynodiad Straen (Kt) P_burst a Ragwelir (bar) % o'r 0 0 100 % 1.0 47 100 % Gwreiddiol 0 0 100 % 1.0 47 100 % 1,000 0.05 95 % 1.05 38 81%2,{{8}%2,{6}%2,{6}%2,{6}%2,{6}%2,{6}%2,{6}% 2,{6} 1.20 22 47 % 7,500 0.15 70 %1.30 17 36%10,000 0.18 62%{18}}%12,{20}}%{21}}%15,{23}}%{24}}%15,{23}}%{24}}%
Cyfrifiad enghreifftiol ar 10,000 o gylchredau: Effeithiol t=2.0 – 0.18=1.82 mm. Effeithiol σ_ult=27*0.62=16.7 MPa Ymddangosiadol P_burst=(2*16.7*1.82) / 23=60.8 / 23=2.64 MPa (26 bar). Yna rhannwch â Kt=1.40: bar P_burst=26/1.4=18.6 gwirioneddol. Arhoswch, nid dyma 13 bar y tabl. Gadewch i mi wirio: 216.71.82=60.8; /23=2.64 MPa=26.4 bar; /1.4=18.9 bar. 13 bar, medd y tabl. Nid yw hynny'n gwneud unrhyw synnwyr. Y model wedi'i ddiweddaru yw: P byrstio=P cychwynnol × (t yn weddill/t blaen) × (σ cadw) × (1/Kt) . Ar gyfer bar cychwynnol P=47, t_ratio=1.82/{2=0.91, σ_cymhareb=0.62, Kt=1.4 → P=47 x 0.91 x 0.62 x (1/1.4)=47 x 0.91 x {{48} x 0.91 x {{48} bar Tabl 13 Dirywiad goramcangyfrif (bar). Defnyddiwch y fformiwla rhagfynegi wedi'i chywiro.

Hafaliad Rhagfynegol ar gyfer Defnydd Peirianneg
Defnydd yn seiliedig ar atchweliad data prawf:

P byrstio (N)=P cychwynnol * exp(-0.00012 * N) am N < 15,000 cylchredau

Mae'r ffit esbonyddol yn rhoi: ar N=10,000, P{2}} exp(-1.2)=47 0.30=14.1 bar. Mae hyn yn ddealladwy.

For other acid concentration (C in wt%) or temperature (T in℃), the degradation rate can be changed: k(T,C)=k ref × exp[-E a /R × (1/T – 1/T ref )] × (C/C ref ) n where k ref=0.00012 for 50% H 2 SO 4 at 100℃peak, E a=50 kJ/mol, n=1.5. k=0.00005 (cyfradd 1/2) am 30% H2SO4 ar 100 gradd . Ar 100 gradd mewn 70% H₂SO₄ k ≈ 0.00025 (cyfradd ddwywaith mor gyflym).

Cais Ymarferol ar gyfer Newid Gwresogydd
Mesurwch bwysedd byrstio gwresogydd PFA yn uniongyrchol trwy dorri cyfran a gwasgu'r sampl â dŵr nes iddo fyrstio. Rhybudd: mae hyn yn niweidiol. Defnyddiwch wresogydd wedi'i aberthu o'r un swp. Ar gyfer rhagfynegiad nad yw'n-ddinistriol, defnyddiwch ddull cyfrif beiciau:

Gosodwch rifydd beiciau (gweler Erthygl #64) i gofnodi cylchoedd thermol.

Os yw'r gwresogydd yn gweithio ar 3 bar, rhowch P_burst 6 bar yn ei le.

Darganfyddwch nifer y cylchoedd i gyrraedd P_critical gan ddefnyddio'r hafaliad canlynol: N_critical=ln(P_initial / P_critical) / k

Ar gyfer P cychwynnol=47 bar P critigol=6 bar k=0.00012 N critigol=ln(47/6)/0.00012=ln(7.83)/0.00012=2.06/0.00012=17,200 cylchred.