Beth yw Terfynau Tymheredd a Phwysau Cyfnewidwyr Gwres Graffit Anhydraidd?

Mae graffit anhydraidd yn gryf o ran cywasgu, yn wan mewn tensiwn ac mae terfynau perfformiad yn cael eu pennu'n bennaf gan y resin a ddefnyddir i'w wneud yn anhydraidd. Mae angen i beirianwyr gadw at y cyfyngiadau hyn er mwyn osgoi methiant annisgwyl, brau. Yn wahanol i fetelau, sydd fel arfer â rhywfaint o anffurfiad plastig cyn iddynt dorri, mae graffit yn torri heb fawr o rybudd, os o gwbl. Felly mae terfynau cyfnewidydd gwres graffit anhydraidd-tymheredd, gwasgedd a sioc thermol-yn diffinio amlen gweithredu diogel deunydd sydd fel arall yn gallu gwrthsefyll cyrydiad yn fawr.

Terfynau Tymheredd Terfynau Dibynnol ar Resin
Mae tymheredd gwasanaeth uchaf cyfnewidydd gwres graffit anhydraidd wedi'i gyfyngu gan sefydlogrwydd thermol y resin trwytho. Mae'r swbstrad graffit ei hun yn sefydlog i fwy na 2,500 gradd mewn atmosfferiau anadweithiol, fodd bynnag mae'r resin sy'n llenwi'r tyllau ac yn darparu tyndra gollyngiadau yn dadelfennu ar dymheredd llawer is.

Resin Math Uchafswm Tymheredd Gweithredu ParhausSylwadau
Resin ffenolig 180–200 gradd (nodweddiadol) Rhai graddau i 210 gradd Mwyaf cyffredin a rhataf; yn diraddio uwchlaw terfyn, allyriad anweddolion, mandylledd
PTFE (polytetrafluoroethylene) 220-230 gradd Perfformiad tymheredd uchel, ymwrthedd cemegol gwych ond yn llawer drutach
Resin ffwran 180–200 gradd ffenolig-tebyg; yn cael ei ddefnyddio lle nad yw ffenolig yn addas ar gyfer rhai toddyddion organig
Heb resin wedi'i drwytho â charbon Hyd at 400 gradd (atmosfferau nad ydynt yn ocsideiddio yn unig)Dim resin ar gyfer diraddio, ond yn dal i fod yn hydraidd graffit Angen awyrgylch anadweithiol neu rhydwythol i atal ocsideiddio
Pan fydd y terfyn tymheredd wedi'i ragori, mae'r resin ffenolig yn dechrau llosgi, crebachu a chracio. Mae'r graffit eto'n dod yn fandyllog ac yn arwain at:

Gollyngiad hylif cyrydol trwy gorff y cyfnewidydd.

Croeshalogi rhwng cragen ac ochr y tiwb.

Rhwd cyflym o rannau allanol.

Mae graffit wedi'i drwytho PTFE wedi'i nodi ar gyfer gwasanaeth dros 200 gradd . Fodd bynnag, gallai'r cynnydd mewn costau fod yn sylweddol, yn gyffredinol 50-100% yn fwy na'r hyn sy'n cyfateb i drwytho ffenolig. Yn gyffredinol, nid yw graffit wedi'i drwytho yn hygyrch uwchlaw 230 gradd, a rhaid ymchwilio i ddeunyddiau eraill fel carbid silicon, tantalwm neu seramig.

Cyfyngiad Pwysau: Gwendid Tensiwn a Safonau Dylunio
Mae gan graffit gryfder cywasgol uchel (50-100 MPa) ond cryfder tynnol gwael (10-25 MPa). Mae pwysau tynnol cylchol a echelinol yn cael eu cynhyrchu gan bwysau mewnol mewn cregyn a thiwbiau silindrog. Ni all graffit gymryd tensiwn uchel yn hawdd ac felly mae graddfeydd pwysau cyfnewidwyr gwres graffit yn gymedrol.

Graddfeydd Pwysau - Safonol
Bloc{0}}cyfnewidwyr gwres teip (blociau silindrog neu hirsgwar gyda sianeli wedi'u drilio drwyddynt): Mae dyluniadau nodweddiadol wedi'u graddio'n 6 bar (87 psi) ar ochrau cragen a thiwb.

Dyluniadau cregyn a thiwb: Yn nodweddiadol â sgôr o 5-6 bar ar ochr y tiwb; gall ochr y gragen fod yn sylweddol is oherwydd rhanbarthau mwy heb gefnogaeth.

Dyluniadau Atgyfnerthol Personol Ar gael ar gyfer pwysau hyd at 10-12 bar, trwy gyfrwng cregyn dur allanol, adrannau graffit mwy trwchus neu ddyluniadau wedi'u rhagbwyso. Nid yw'r eitemau hyn oddi ar y silff ac mae angen peirianneg fedrus arnynt.

Mae'r pwysau graddedig yn cael ei bennu gan lwyth cyson unffurf. Gall pwysau ymchwydd, curo dŵr neu feicio cyflym achosi straen tynnol deinamig a all arwain at dorri hyd yn oed yn sydyn os yw'r pwysedd cyflwr cyson yn is na'r sgôr.

Cydymffurfio â Chodau Dylunio
Mae llongau gwasgedd metelaidd yn ddarostyngedig i ASME Adran VIII, Is-adran 1 . Nid yw cyfnewidwyr gwres graffit yn ddarostyngedig i'r cod hwn . Y safon ddylunio fwyaf adnabyddus yw AD Merkblatt N1 (Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter) ar gyfer cyfarpar graffit. Mae gweithgynhyrchwyr eraill yn dibynnu ar brofi safonau mewnol trylwyr. Dylai'r prynwr geisio datganiad cod dylunio gan y cyflenwr a gwarantu bod y cyfnewidydd wedi'i stampio neu ei ardystio'n gywir.

Sioc Thermol: Cyfyngiad Gweithredu
Cyfyngiad pwysig arall ar weithrediad yw sioc thermol, yn ychwanegol at gyflwr tymheredd a phwysau sefydlog. Mae gan graffit gyfernod ehangu thermol cymharol isel (tua 2–6 × 10⁻⁶ / gradd, tebyg i wydr neu silicon) ond dargludedd gwres gwael o'i gymharu â metelau a chryfder tynnol isel iawn. Pan fydd cyfnewidydd gwres graffit yn destun newidiadau tymheredd cyflym (ee hylif oer yn cael ei chwistrellu i uned boeth), mae straen ehangu gwahaniaethol mewnol yn cronni yn y cyfnewidydd gwres sy'n fwy na chryfder tynnol y graffit ac felly'n achosi craciau.

Cyfradd Newid Tymheredd a Awgrymir
Mae'r gwneuthurwyr fel arfer yn pennu cyfraddau newid tymheredd derbyniol o 5-10 gradd y funud ar gyfer cyfnewidwyr graffit cyffredin. Efallai mai dim ond 2-3 gradd/munud y bydd rhai dyluniadau blociau trymion yn gallu eu goddef. Unwaith y rhagorir ar y cyfraddau hyn, hyd yn oed unwaith, gall cracio anadferadwy ddigwydd.

Enghraifft o senario methu
Mae cyfnewidydd bloc graffit yn gweithio ar 150 gradd ac wedi'i ddraenio ar gyfer cynnal a chadw yn nodweddiadol. Yna caiff y bloc ei oeri'n unffurf a chaiff dŵr oer (20 gradd) ei fwydo i ochr y gragen. Mae'r arwynebau mewnol yn oeri'n gyflym, tra bod y ganolfan yn aros yn boeth. Mae'r straeniau tynnol sy'n codi yn torri'r bloc allan o dyllau'r sianel. Byddai'r cyfnewidydd yn methu ar y pwysau nesaf.

Er mwyn atal sioc gwres:

Peidiwch â chwistrellu hylif â gwahaniaeth tymheredd o fwy na 50 gradd i mewn i gyfnewidydd ar dymheredd arall.

Defnyddiwch dechnegau cynhesu'n araf neu oeri-.

Tymheredd yn cyd-gloi neu falfiau rheoledig i atal llif nes bod y tymheredd wedi cydraddoli.

Effeithiau Tymheredd a Phwysau Cyfunol
Mewn llawer o achosion mae'r pwysau uchaf a ganiateir yn gostwng gyda thymheredd yn codi. Ar dymheredd uchel yn agos at y terfyn resin (ee gradd . 190 ar gyfer ffenolig) mae'r resin yn meddalu rhywfaint, gan leihau cryfder effeithiol y graffit. Mae'r cromliniau derating penodol yn benodol i'r gwneuthurwr. Ymagwedd ddarbodus fyddai lleihau'r pwysau gweithio 20-30% ar dymheredd 10-15 gradd yn is na'r terfyn resin. Ar gyfer gwasanaeth, dylid lleihau pwysau uchaf y resin eithaf ymhellach er mwyn osgoi ymlacio ymgripiad neu gasged.

Cyfyngiadau ar Gymhariaeth ar Ddewisiadau Amgen PTFE
Mae cyfnewidwyr gwres PTFE yn gweithio ar dymheredd is (ee Llai na neu'n hafal i 110 gradd ar gyfer PTFE solet), ond gallant sefyll pwysau uwch (10-16 bar ar gyfer dyluniadau ag atgyfnerthu) ac maent bron yn ansensitif i sioc thermol oherwydd hyblygrwydd PTFE. Felly mae ffiniau'r cyfnewidydd gwres graffit anhydraidd yn fwy cyfyngol (tymheredd: 200-230 gradd , gwasgedd: 6 bar) ac yn anoddach yn weithredol. Mae graffit yn ddewis da lle mae'r driniaeth i'w chynnal ar dymheredd dros 110 gradd ond yn is na 200 gradd ac ar bwysau o fewn 6 bar. Uwchlaw 200 gradd neu uwch 6 bar rhaid asesu deunyddiau eraill.

Amddiffyn ac archwilio gorbwysedd
Mae angen amddiffyniad gorbwysedd, gan fod graffit yn methu heb ddadffurfiad plastig. Ni ddylai'r pwysau fod yn fwy na sgôr y cyfnewidydd o unrhyw swm, a dylai falfiau rhyddhad gael eu maint a'u rheoleiddio i sicrhau hyn. Dylai arolygiad rheolaidd gynnwys

Profi hydrostatig (atal straen thermol, defnyddiwch -dŵr tymheredd).

Archwiliad treiddiol llifyn o wynebau blociau a dalennau tiwb.

Gwyliwch y tueddiadau o ran lleihau pwysau. Gall pigyn sydyn fod yn arwydd o dorri asgwrn neu faeddu.

Camsyniad cyffredin yw y gall cyfnewidydd gradd 6 bar ymdrin ag ambell bigyn 7 bar. Nid yw graffit yn cynhyrchu, gallai 7 bar arwain at ffurfio microcraciau a fyddai'n lluosogi trwy gydol cylchoedd olynol gan arwain at fethiant trychinebus ddyddiau neu wythnosau'n ddiweddarach. Peidiwch â gweithredu y tu hwnt i amgylchiadau sydd â sgôr.

Crynodeb o'r Pwyllgor Gwaith
Er mwyn gweithredu'n ddiogel dros y tymor hir, rhaid parchu tymheredd, pwysau a therfynau sioc thermol graffit anhydraidd. Nid yw'r paramedrau ar gyfer y cyfnewidydd gwres graffit anhydraidd, fel arfer 180-200 gradd ar gyfer -unedau resin ffenolig a phwysau safonol 6 bar, yn fympwyol. Maent yn codi'n syth o sefydlogrwydd thermol y resin a gwendid cynhenid ​​tyndra graffit. Mae sensitifrwydd sioc thermol yn gyfyngiad gweithredol arall nad yw'n ffactor gyda metelau na PTFE. Y cyfyngiadau hyn sy'n rheoli lle gellir defnyddio graffit yn erbyn deunyddiau mwy maddeugar fel PTFE (tymheredd is, goddefgarwch pwysedd uwch) neu garbid silicon (tymheredd a phwysau uwch, ond mwy o gost). Gwneir y dewis cywir trwy gyfateb terfynau ardystiedig y cyfnewidydd ag amgylchiadau'r broses ynghyd â rhai ffiniau diogelwch ychwanegol ar gyfer dros dro. Pan ddilynir y ffiniau hyn, mae cyfnewidwyr gwres graffit anhydraidd yn cynnig degawdau o wasanaeth dibynadwy sy'n gwrthsefyll cyrydiad.