Beth Yw'r Trwch Gwain Dibynadwy ar gyfer 316 o Gwresogyddion Cylchrediad Dur Di-staen mewn heli 40% Calsiwm Clorid ar 90 gradd gyda Phwysedd System 5 Bar

Mae'r Fasnach Graidd-wedi'i ddiffodd yn y Gwasanaeth heli Dwysedd Uchel

Mae heli calsiwm clorid (crynodiad 40%) yn hylif trosglwyddo gwres nodweddiadol a ddefnyddir mewn systemau rheweiddio, cymwysiadau dad-eisin, a dolenni oeri diwydiannol. Mae heli calsiwm clorid (dwysedd tua 1.4 g/cm3, pwynt rhewi - 45 gradd ar y crynodiad gorau) yn fwy dwys na heli sodiwm clorid a gellir ei gadw'n hylif ar dymheredd is. Mae'r 316 o ddur di-staen yn cwrdd ag amgylchedd heriol iawn ar 90 gradd ac mae pwysedd system o 5 bar. 40% heli calsiwm clorid â chynnwys clorid o tua 25% yn ôl pwysau ac mae'n ymosodol iawn. Fodd bynnag, mae'r ymddygiad cyrydol yn cael ei gymedroli o'i gymharu â sodiwm clorid oherwydd presenoldeb ïonau calsiwm. Mae ïonau calsiwm yn atal gweithgaredd ïonau clorid trwy baru ïonau. Ar gyfer trwch gwain dibynadwy ar gyfer y swyddogaeth hon, rhaid ystyried cyfyngiant pwysau, ymwrthedd tyllu mewn heli uchel-clorid, erydiad o unrhyw solidau crog a'r effeithlonrwydd thermol sy'n angenrheidiol ar gyfer trosglwyddo gwres. Yn wahanol i ferric clorid, lle nad yw 316 yn addas iawn, gall 316 di-staen gymryd heli calsiwm clorid ar dymheredd cymedrol gyda'r trwch cywir a disgyblaeth weithredol.

Cyfyngiad Pwysedd @ 5 Bar & 90 C

Mae'r gofyniad straen cylchyn ar gyfer gwain gwresogydd cylchrediad ar bwysau system 5 bar yn fach, ond nid yn sero. Ar gyfer tiwb diamedr allanol 12 mm, mae'n dibynnu ar drwch y wal. Y fformiwla straen cylchyn yw σ=P⋅ri/tσ=P⋅ri/t yn cynhyrchu'r gwerthoedd canlynol: ar gyfer wal o 1.2 mm (radiws mewnol 4.8 mm), mae straen yn 0.5 MPa amseroedd 4.8 mm dros 1.2 mm, sy'n rhoi 2.0 MPa. Ar gyfer wal 2.0 mm (radiws mewnol 4.0 mm), mae straen yn 0.5 MPa amseroedd 4.0 mm wedi'i rannu â 2.0 mm, sef 1.0 MPa. Mae'r ddau ganlyniad yn sylweddol is na chryfder cynnyrch 170 MPa o 316 o ddur di-staen ar 90 gradd. Nid yw trwch yn cael ei bennu gan gyfyngiad pwysau yn unig. Fodd bynnag, mae gwresogyddion cylchrediad system heli yn aml yn cael eu gosod ar ffitiadau wedi'u edafu neu wedi'u fflanseiddio sy'n ofynnol i ddwyn trorym gosod a phwysau ehangu thermol. Dylai'r trwch lleiaf yn y safleoedd cysylltu fod yn 1.2 mm ar gyfer ymgysylltu edau a gwydnwch mecanyddol. Gall waliau teneuach nag 1.0 mm fod mewn perygl o stripio edau neu anffurfio wrth eu gosod.

Gwrthwynebiad i gyrydiad lleol mewn heli calsiwm clorid crynodedig

Mae ymwrthedd tyllu 316 o ddur di-staen mewn heli calsiwm clorid yn llawer gwell na'r hyn a geir mewn heli sodiwm clorid ar ganrannau pwysau clorid tebyg. Mae hyn oherwydd bod ïonau clorid yn llai gweithredol mewn hydoddiannau calsiwm clorid. Mae tymheredd tyllu critigol o 316 o ddur di-staen mewn crynodiad ïon clorid 25% (o 40% CaCl2) tua 45-55 gradd yn dibynnu ar gynnwys ocsigen a chyflwr llif. Mae'r hydoddiant yn llawer uwch na'r tymheredd tyllu critigol o 90C felly bydd tyllu'n digwydd. Y cwestiwn yw ar ba gyfradd y mae pyllau'n lluosogi. Mae cyfraddau twf pwll ar gyfer 316 o ddur di-staen mewn 40% CaCl₂ ar 90 gradd mewn amgylchiadau awyredig yn cael eu cyhoeddi fel 0.3-0.8 mm y flwyddyn, gyda'r gwerth is yn gysylltiedig ag amodau llif cythryblus sy'n atal crynodiad clorid wrth fynedfa'r pwll. Ar gyfer gwresogydd sy'n cylchredeg â chyflymder llif o 1.5-2.0 m/s, mae cyfradd twf y pwll tua 0.3-0.5 mm y flwyddyn. Y dyfnder mwyaf a ragwelir yn y pwll yw 1.5 i 2.5 mm trwy gydol oes ddylunio o bum mlynedd. Mae'r cyfrifiant hwn yn yrrwr uniongyrchol ar gyfer dewis trwch. Byddai wal 1.5mm yn debygol iawn o gael twll ar ôl pum mlynedd. Mae'r wal yn 2.0 mm. Ar ôl 5 mlynedd o ehangu pwll, yr ymyl diogelwch yw 0.5-1.5 mm. Mae trwch wal 2.5 mm yn rhoi mwy o ymyl ond gyda chosbau gwres a chost mawr. Yr ystod drwch dibynadwy ar gyfer bywyd dylunio 5 mlynedd yw 2.0-2.3mm.

Ystyriaethau ar gyfer Cyrydiad Unffurf ac Ymosodiad Agen

Y brif broblem yw tyllu, ond gallwch fesur cyrydiad unffurf mewn heli calsiwm clorid o 40% ar 90 gradd. Mae astudiaethau colli pwysau cyhoeddedig yn dangos cyfraddau cyrydiad o 0.05-0.12 mm y flwyddyn o dan amgylchiadau llifo, ac maent yn gyson. Nodir gostyngiad unffurf o 0.25 i 0.60 mm trwy gydol 5 mlynedd. Mae'r difrod hwn yn lleihau'r trwch wal effeithiol sydd ar gael i wrthsefyll treiddiad tyllu. Mae cyfradd cyrydiad unffurf 5 mlynedd o 0.10 mm y flwyddyn ar wal 2.0 mm yn gadael trwch o 1.5 mm cyn cychwyn tyllu. Byddai pwll sy'n ehangu ar gyfradd o 0.4 mm y flwyddyn am bum mlynedd yn cyrraedd dyfnder o 2.0 mm, gan dyllu'r wal. Mae'r cyfuniad o'r golled a'r tyllu cyson yn golygu bod wal 2.0 mm yn agos at ymyl dibynadwyedd am oes gwasanaeth cyflawn o bum mlynedd. Rhoddir dimensiwn ychwanegol i ymosodiad agennau ar gasgedi fflans, cysylltiadau edafeddog ac o dan unrhyw ddyddodion graddfa. Gall cyfraddau cyrydiad lleol o 0.5-1.0 mm y flwyddyn ddigwydd mewn holltau mewn heli calsiwm clorid. Am y rheswm hwn, dylai gwresogyddion cylchrediad gwasanaeth heli gael eu weldio adeiladwaith yn hytrach na threaded a dylid osgoi gasgedi lle bynnag y bo modd.

Perfformiad Thermol Waliau Trwchus Cost Waliau Trwchus

Mae dargludedd thermol heli calsiwm clorid 40% tua 0.55 W/m·K ar 90 gradd, llawer llai na dŵr (0.68 W/m·K). Felly mae'r cyfernod trosglwyddo gwres darfudol mewn llif cythryblus yn llai, fel arfer 600-1000 W/m²·K o'i gymharu â 1500-2500 W/m²·K ar gyfer dŵr. Felly mae ymwrthedd thermol y wain yn cyfrannu'n uwch at gyfanswm y cylched thermol nag mewn gwasanaeth dŵr. Ar gyfer tiwb â diamedr allanol 12 mm, mae'r gwrthiant trydanol yn cynyddu tua 0.004 m²·K/W wrth i drwch y wal gynyddu o 1.5 mm i 2.5 mm. Mae'r gwrthiant cynyddol hwn yn cynyddu tymheredd y wain 8-10 gradd ar gyfer dwysedd wat gwresogydd cylchrediad nodweddiadol o 7-8 W/cm2. Gyda wal 2.5 mm, gellir cynyddu tymheredd y gwain i 110-115 gradd ar gyfer tymheredd swmp o 90 gradd. Cynyddwyd cyfradd y tyllu ar y tymereddau hyn tua 50-100% o gymharu â chyfradd 100 gradd . Gallai'r cynnydd mewn trwch wal ar gyfer ymwrthedd cyrydiad hyrwyddo tyllu oherwydd yr effaith gwres. Mae hyn yn arwain at ffenestr drwch optimwm, yn ddigon tenau i gadw tymheredd y wain<105°C, but thick enough to permit pitting. The optimum range for most calcium chloride circulation systems is 2.0 to 2.2 mm.

Argymhellion Trwch ar gyfer Amodau Gwasanaeth Gwahanol, Dibynadwy

Ar gyfer gwresogydd cylchrediad mewn heli calsiwm clorid 40% ar 90 gradd a 5 bar gyda llif cythryblus (Re> 10,000) a bywyd dylunio o bum mlynedd, y trwch gwain dibynadwy yw 2.0-2.2 mm. Mae'r trwch hwn yn caniatáu lwfans tyllu o 1.0-1.5 mm ar ôl pum mlynedd o gyrydiad unffurf, gan dybio bod cyfradd twf pwll o 0.4 mm y flwyddyn. Digon ar gyfer bywyd dylunio 3 blynedd 1.6-1.8 mm Mae hyn yn 2.5-2.8 mm ar gyfer bywyd dylunio deng mlynedd, ond mae'r gosb gwres yn dod yn sylweddol. Gall uwchraddio i aloi uwch fel 316Ti neu 317L fod yn fwy cost effeithiol. Ar gyfer systemau â llif laminaidd neu barthau marw â chyfraddau tyllu uwch, dylid codi'r trwch 0.3-0.5 mm. Ar gyfer systemau sy'n defnyddio heli daerated (ocsigen toddedig llai na 100 ppb), mae'r gyfradd tyllu yn cael ei ostwng i 0.1-0.2 mm y flwyddyn a gellir ei ostwng i 1.5-1.8 mm am oes pum mlynedd.

Mesurau Dylunio Ymarferol Sy'n Lleihau Gofynion Trwch

Mae mesurau dylunio amrywiol ar gael i ostwng y trwch gwain sydd ei angen heb gyfaddawdu ar ddibynadwyedd. Yn gyntaf, rheoli llif: Mae isafswm cyflymder llif o 1.5 m/s yn cael ei osod er mwyn osgoi marweidd-dra haenau terfyn ac i leihau cyfraddau tyllu gan ffactor o ddau . 2. Dirywiad: Mae blanced nitrogen dros y tanc ehangu yn lleihau ocsigen toddedig o 8 ppm i lai na 0.5 ppm gyda gostyngiad rhyfeddol mewn pytio a chyfraddau cyrydiad cyson. Yn drydydd, ychwanegu atalyddion. Mae cromad sodiwm neu folybdate sodiwm ar 200-500 ppm yn cynyddu ymwrthedd tyllu yn fawr ac yn caniatáu gostyngiad mewn trwch o 0.3-0.5 mm. Yn bedwerydd, gorffeniad wyneb. Mae gan diwbiau electropolished lai o safleoedd cychwyn pyllau a chyfraddau twf pyllau is na thiwbiau wedi'u sgleinio'n fecanyddol. Gall wal electropolished 1.8 mm berfformio'n well na wal 2.2 mm wedi'i thynnu'n ôl.

Casgliad: Y Trwch Dibynadwy ar gyfer heli Calsiwm Clorid

Canfuwyd bod trwch y wain o 2.0-2.2 mm yn un dibynadwy am bum mlynedd o oes dylunio 316 o wresogyddion cylchrediad SS mewn amgylchiadau cythryblus, awyredig ar gyfer heli calsiwm clorid 40% ar 90 gradd C a phwysedd 5 bar. Mae'r trwch hwn yn gyfaddawd rhwng lwfans tyllu, ymyl cyrydiad unffurf a pherfformiad thermol. Mae waliau sy'n deneuach nag 1.8mm yn debygol o dyllu o fewn 3 blynedd. Mae waliau mwy trwchus uwchlaw 2.5 mm yn codi tymheredd y wain i ranbarth lle mae'r tyllu'n cyflymu, a'r dychweliadau'n lleihau. Mae'r fanyleb fwyaf dibynadwy yn cynnwys nid yn unig trwch ond hefyd manylebau ar gyfer cyflymder llif lleiaf (1.5 m/s), gorffeniad wyneb (electrosgleinio), a rheolaeth ocsigen toddedig lle bo modd. Dylai peirianwyr nodi'r oes ddylunio mewn blynyddoedd a'r drefn lif wrth ddiffinio. Mae hyn yn troi'r penderfyniad trwch o ddyfaliad i gyfrifiad gan ddefnyddio data cyrydiad cyhoeddedig a modelu thermol sy'n darparu perfformiad hirdymor dibynadwy yn un o'r amodau halwynog mwy problemus ar gyfer 316 o ddur di-staen.