Beth Yw'r Berthynas Rhwng Dwysedd Watiau Gwresogydd PTFE a'r Weiren Fewnol â-Gwahaniaeth Tymheredd Gwain?

Efallai y bydd wyneb gwresogydd PTFE yn edrych yn gyson ac yn gymharol oer ar 90 gradd o'i weld gyda chamera thermol. Ond y tu hwnt i'r wain allanol sy'n gwrthsefyll cemegol mae sefyllfa wresogi hollol wahanol. Yn ddwfn yn y cynulliad gallai'r wifren gwrthiant nichrome sy'n creu'r gwres fod yn rhedeg cannoedd o raddau yn boethach na'r arwyneb gweladwy. Anaml y gwelir y tymheredd cudd mewnol hwn ar unwaith, ond dyma wir benderfynydd bywyd y gwresogydd.

Mae'r berthynas wahaniaethol tymheredd gwifren mewnol dwysedd wat gwresogydd PTFE yn un o'r agweddau - mwyaf beirniadol a mwyaf camddealltwriaeth o ddylunio gwresogydd trochi. Er mai tymheredd gwain yw'r prif bryder yn ystod y fanyleb a'r gweithrediad, tymheredd y wifren fewnol sy'n rheoli'r gyfradd ocsideiddio, diraddio metelegol ac, yn y pen draw, methiant gwresogyddion.

Pethau i'w Gwybod Llwybr Thermol Y Tu Mewn i Gwresogydd PTFE
Mae'r gwresogydd trochi PTFE yn gweithredu trwy drawsnewid ynni trydanol yn wres trwy wifren gwrthiant, nichrome fel arfer. Yna mae'n rhaid cynnal y gwres hwnnw trwy ychydig o haenau cyn cyrraedd hylif y broses.

Mae'r llwybr thermol yn aml yn cynnwys:

Gwifren ymwrthedd nichrome.

Deunydd ar gyfer inswleiddio trydanol a llenwi

Gwain wal PTFE

Yr hylif sy'n ei amgylchynu

Ymhlith yr haenau hyn, mae PTFE yn gosod cyfyngiad thermol mawr, gan fod ganddo ddargludedd thermol cymharol isel, tua 0.25 W/m·K. O'i gymharu â metelau fel dur di-staen neu ditaniwm, mae PTFE yn ynysydd yn hytrach na dargludydd.

Mae wal PTFE yn bwynt tagu thermol. Ni all unrhyw wres a gynhyrchir gan y wifren ddianc ar unwaith i'r hylif. Yn lle hynny, sefydlir graddiant tymheredd ar hyd trwch y wain.

Wrth i ddwysedd wat gynyddu, mae faint o wres sy'n ceisio mynd trwy'r dagfa hon yn cynyddu'n sylweddol. Mae hyn yn arwain at wahaniaeth tymheredd cynyddol rhwng y wifren ymwrthedd ac arwyneb allanol y wain.

Sut Mae Dwysedd Watiau Uwch yn Cynyddu Gwahaniaethau Tymheredd Mewnol
Dwysedd wat yw'r cynhyrchiad gwres fesul uned arwynebedd y gwresogydd, a gynrychiolir fel arfer yn W/cm².

Ar ddwysedd wat isel mae'r gwres yn ymledu trwy'r wal PTFE ar gyfradd y gellir ei rheoli. Roedd tymheredd y wifren fewnol ychydig yn uwch na thymheredd y wain, a oedd yn darparu cyflwr gweithredu cymharol anfalaen ar gyfer yr elfen ymwrthedd.

Mae'r baich gwres yn cynyddu gyda dwyseddau watedd mwy. Rhaid cael mwy o ynni ar draws yr un rhwystr PTFE inswleiddio. Mae PTFE yn gallu gwrthsefyll llif gwres, felly mae'n rhaid i'r wifren fewnol fynd yn ddigon poeth i wthio'r gwres angenrheidiol allan.

Gellir brasamcanu'r gwahaniaeth tymheredd ar draws wal PTFE gan ddefnyddio'r berthynas dargludiad thermol:

ΔT≈q⋅t\\Delta T \\approx \\frac{ q \\cdot t}{k}ΔT≈kq⋅t​

Lle.

ΔT yw'r gwahaniaeth tymheredd ar draws y wal

qqq yw'r fflwcs gwres neu ddwysedd wat

ttt yw trwch y wal PTFE

kkk=dargludedd thermol PTFE

Mae gan PTFE ddargludedd thermol cymharol isel (~ 0.25W / mK) felly gall cynnydd bach mewn fflwcs gwres drosi i godiadau tymheredd sylweddol ar lefel y wifren.

Efallai mai dim ond 50 gradd o wahaniaeth sydd gan wresogydd 0.8 W/cm2 rhwng tymheredd y wifren fewnol a'r wain. Gall y wifren fewnol gyrraedd tymereddau 200 gradd uwchlaw'r wyneb allanol ar ddwysedd wat o 1.5 W / cm².

Efallai y bydd y ddau wresogydd yn edrych yn iawn yn allanol. O fewn, fodd bynnag, mae'r ail wresogydd yn heneiddio ar gyfradd llawer cyflymach.

Yr Effaith Ochr Anweledig: Ocsidiad Cyflym Nichrome
Canlyniad pwysicaf tymheredd mewnol rhy uchel yw ocsidiad cyflymach y wifren ymwrthedd nichrome.

Gall nichrome wrthsefyll tymereddau uchel oherwydd ei fod yn cynhyrchu haen amddiffynnol o gromiwm ocsid. Fodd bynnag, mae'r gyfradd ocsideiddio yn tyfu'n esbonyddol gyda thymheredd gweithredol. Felly gall newidiadau bach mewn tymheredd gwifren arwain at golledion enfawr ym mywyd y gwasanaeth.

Nid yw'r cysylltiad diraddio tymheredd hwn yn llinellol. Gall cynnydd cymharol fach yn nhymheredd y wifren graidd roi hwb i'r gweithgaredd ocsideiddio sawl gwaith.

Gan fod y wifren yn gweithredu ar dymheredd uwch, mae llawer o fecanweithiau niweidiol yn ymddangos:

Twf Grawn O Fewn Gwifren
Mae'r tymheredd uchel yn hyrwyddo twf grawn metelegol yn yr aloi nichrome. Gydag amser mae'r strwythur gwifren yn tyfu'n fwy garw ac yn wannach yn fecanyddol.

Embrittlement
Mae beicio thermol gydag ocsidiad yn cael ei ailadrodd dro ar ôl tro yn lleihau hydwythedd. Mae'r wifren yn colli elastigedd, yn gynyddol frau.

Mannau poeth yn lleol
Nid yw ocsidiad yn digwydd yn berffaith gyfartal. Mae diffygion bach neu ardaloedd teneuach yn creu mwy o wrthwynebiad trydanol, gan greu gwres hyd yn oed yn fwy lleol.

Mae'r ardaloedd poeth bach hyn yn cyflymu dirywiad hyd yn oed yn fwy.

Llosgi allan o'r diwedd
Os caniateir i ocsidiad ac embrittlement fynd ymlaen yn ddigon pell bydd y wifren yn torri neu'n llosgi drwodd a bydd y gwresogydd yn methu.

Mewn llawer o amgylchiadau gall y wain PTFE ymddangos yn gyfan er bod y wifren fewnol eisoes wedi cyrraedd diwedd ei hoes weithredol.

Pam y gall tymheredd arwyneb fod yn dwyllodrus
Mae tymheredd gwain ar gael yn hawdd i beirianwyr prosesu ac yn cael ei fonitro'n rheolaidd gan ei fod yn uniongyrchol gysylltiedig â chydnawsedd cemegol a diogelwch bath. Ond dim ond rhan o'r llun yw tymheredd gwain.

Gall y gwresogydd PTFE gynnal tymereddau wyneb y tu allan braidd yn dderbyniol, tra bod y wifren fewnol yn rhedeg ar derfynau dinistriol.

Mae'r gwahaniaeth yn mynd yn arbennig o eithafol ar gyfer systemau gyda:

cylchrediad hylif gwael

Cyfansoddiadau gludedd uchel

Tymheredd proses uchel

Waliau trwchus PTFE

Ffurflenni gwresogydd compact

Manylebau dwysedd wat uchel

O dan y gosodiadau hyn daw gwahaniaeth tymheredd gwifren fewnol dwysedd wat gwresogydd PTFE yn fwy hanfodol.

Mae cyfradd ocsideiddio a bywyd y wifren yn cael eu pennu gan y tymheredd mewnol cudd, nid gan gyflwr gweladwy'r wain.

Wal PTFE fel Dagfa Thermol
Mae wal PTFE yn dagfa thermol, sy'n cynnig ymwrthedd cemegol ond yn cyfyngu ar drosglwyddo gwres.

Mae'r ddeuoliaeth hon yn arwain at gyfaddawd peirianneg anochel.

Po fwyaf trwchus yw wal PTFE, y gorau yw'r amddiffyniad cyrydiad ac ynysu dielectrig, ond po uchaf yw'r ymwrthedd tymheredd. Mae mwy o wrthwynebiad thermol yn golygu bod yn rhaid i'r wifren fewnol fod yn boethach i gael yr un faint o wres allan.

Ar yr un pryd, mae cynnydd yn y dwysedd wat yn cynyddu'r fflwcs gwres trwy'r un haen inswleiddio ac felly'n cynyddu'r graddiant tymheredd hyd yn oed ymhellach oddi mewn.

Dyma pam mae dulliau i ymestyn oes gwresogydd yn tueddu i ganolbwyntio ar gymedroli thermol yn hytrach na'r gallu allbwn mwyaf posibl.

Bydd gwresogydd sydd wedi'i adeiladu'n geidwadol yn aml yn para gryn dipyn yn hirach dim ond oherwydd bod y wifren fewnol yn rhedeg ar dymheredd is.

Dwysedd Watt Ceidwadol fel Strategaeth ar gyfer Cynyddu Bywyd
Mae dwysedd wat is yn golygu tymheredd gwifren mewnol is.

Y syniad hwn yw un o'r ffyrdd hawsaf a mwyaf effeithiol o ymestyn oes y gwresogydd PTFE.

Mae yna lawer o fanteision i leihau dwysedd wat:

Cyfradd ocsidiad gwifren yn is

Gostyngiad o straen thermol

Llai o dwf grawn mewn meteleg

Gwell ymwrthedd blinder beicio thermol

Dosbarthiad tymheredd mwy homogenaidd o fewn

Mae ardaloedd poeth lleol yn llai tebygol

Efallai y bydd angen mwy o arwynebedd arwyneb neu ddimensiynau ffisegol mwy ar wresogydd dwysedd wat is, ond mae'r fasnach i ffwrdd fel arfer yn well dibynadwyedd a bywyd gweithredu hirach.

Mewn gosodiadau cemegol heriol, mae dewis dwysedd wat ceidwadol fel arfer yn arwain at gostau cynnal a chadw tymor hir sylweddol is, er gwaethaf cynnydd ym maint cychwynnol y gwresogydd neu'r defnydd o ddeunyddiau.

Y Berthynas Rhwng Fflwcs Gwres a Rhychwant Oes
Mae'r ffaith peirianneg hanfodol yn syml: mae fflwcs gwres uwch yn golygu tymheredd gwifren mewnol uwch.

Gan fod bywyd nichrome yn gymesur yn esbonyddol â thymheredd, gallai hyd yn oed newidiadau bach mewn dwysedd wat achosi bywyd gwresogydd anghymesur o fyrrach.

Efallai y bydd tymheredd y gwain ymhell o fewn y fanyleb, ac eto efallai bod y wifren ei hun yn rhedeg yn agos at y lefelau diraddio cyflym.

Dyma pam y gall dau wresogydd PTFE o'r un tymheredd gwain gael bywydau gwasanaeth eithaf amrywiol yn dibynnu ar eu dwysedd wat.

Mae'r gwahaniaeth y tu mewn i'r gwresogydd. Mae'r wifren gwrthiant naill ai'n disgleirio'n feddal neu o dan straen thermol eithafol.

Crynodeb
Diffinnir cyflwr gweithredu cudd terfynol y wifren gwrthiant ei hun yn nhermau'r berthynas rhwng gwahaniaeth tymheredd gwifren mewnol dwysedd wat gwresogydd PTFE. Mae PTFE yn ddargludydd thermol eithaf gwan ac felly mae dwysedd wat cynyddol yn achosi gostyngiad tymheredd mwy ar draws y wal wain. Felly mae'n rhaid i'r wifren nichrome fewnol fod yn llawer poethach na'r wyneb gweladwy allanol.

Mae'r tymheredd craidd uwch yn cynyddu cyfradd ocsidiad, tyfiant grawn, breuo ac yn y pen draw llosgi allan. Yn ymarferol, mae dwysedd wat isel nid yn unig yn ffordd i amddiffyn y wain PTFE neu i reoli tymheredd yr wyneb. Dyma'r prif ffordd o gadw'r wifren gwrthiant mewnol yn ddigon oer i ddarparu bywyd hir o weithredu.

Mae calon unrhyw wresogydd PTFE yn wifren ymwrthedd llosgi. Pa mor dyner y gofynnir i'r wifren honno oleuo yw bywyd y cyfan.