Pam Mae Gwain Dur Di-staen 316 gyda Thrwch Wal 1.8 Milimedr yn Arddangos Bywyd Blinder Thermol Byrrach Na Wal 1.2 Milimedr mewn Gwasanaeth Gwresogi Aer Cylchol 250 Gradd Celsius?

Ar gyfer peirianwyr sy'n datblygu gwresogyddion trochi trydan ar gyfer ffyrnau diwydiannol, gwresogyddion dwythell aer a siambrau beicio thermol, mae dewis trwch wal gwain yn wahaniaeth rhwng cadernid mecanyddol a gwrthsefyll blinder thermol. Yn eironig, mae'r graddiant tymheredd ar draws y wal yn arwain at straen thermol mwy, ac felly, mae waliau mwy trwchus yn gyffredinol yn methu'n gynt mewn gwasanaeth gwresogi aer cylchol. Wrth wresogi neu oeri gwain wal drwchus mewn aer, mae'r wyneb allanol yn mynd yn llawer poethach na'r wyneb mewnol wrth wresogi ac yn llawer oerach yn ystod oeri, gan fod y cyfernod trosglwyddo gwres mewn aer yn isel. 7. Mae'r ehangiad gwahaniaethol hwn yn achosi straen plastig cylchol sy'n arwain at gracio blinder. Mae'r papur hwn yn asesu'r rhesymau dros fethiant cyflymach gwain 1.8 mm 316 na gwain 1.2 mm mewn gweithrediad aer cylchol 250C. Rhoddir data arbrofol a chanfyddiadau dadansoddi elfennau cyfyngedig.

Datblygiad Graddiant Thermol mewn Gwain Tenau a Thrwchus mewn Awyr
Ar gyfer gwasanaeth gwresogi aer, mae'r cyfernod trosglwyddo gwres rhwng wyneb y wain a'r aer o'i amgylch fel arfer yn 20–100 W/m²·K ar gyfer darfudiad gorfodol, ond ar gyfer trochi dŵr mae'n 1,000–10,000 W/m²·K. Mae'r gwerth isel yn awgrymu bod yn rhaid i dymheredd wyneb y wain fod yn uwch na thymheredd y swmp aer yn sylweddol er mwyn trosglwyddo gwres. Ar ddwysedd 10 wat W/cm 2 , cyfernod trosglwyddo gwres aer 50 W/m 2 .K, gwahaniaeth tymheredd, wyneb gwain i aer swmp, yw 200 o C. Rhaid i dymheredd wyneb y wain fod yn 450 gradd ar dymheredd aer swmp o 250 gradd. Mae'r gostyngiad tymheredd ar draws wal y wain yn cael ei gyfrifo gan ddefnyddio cyfraith Fourier: ΔTwall=q* t/k lle q yw'r fflwcs gwres (100,000 W/m2), t yw trwch y wal, a k yw'r dargludedd thermol o 316 (15 W/mK). Ar gyfer trwch wal o 1.2 mm, ΔT_wall=100,000 × 0.0012 / 15=8 gradd . Y tymheredd ar yr wyneb mewnol yw 458 gradd. Ar gyfer wal 1.8 mm : ΔTwall=100,000 × 0.0018 / 15=12 gradd . Mae'r tymheredd y tu mewn yn 462 gradd. Yn y naill sefyllfa neu'r llall mae'r gwahaniaeth tymheredd ar draws y wal yn gymedrol. Yn ystod gwresogi dros dro o gyflwr amgylchynol i gyflwr cyson, fodd bynnag, mae'r arwyneb allanol yn cynhesu'n gyflymach na'r arwyneb mewnol. Ar ôl cymhwyso pŵer, o fewn 10 s, gall wyneb allanol gwain 1.8 mm gyrraedd 300 gradd, gyda'r wyneb mewnol yn ddim ond 50 gradd, gan roi ΔT_wall dros dro o 250 gradd. Ar gyfer y wain 1.2 mm, mae'r un dros dro yn rhoi ΔT_wall o ~170 gradd. Mae'r straen thermol dros dro yn gymesur â \\Delta T_{wall} felly mae gan y wain 1.8mm straen thermol dros dro 47% yn uwch.

Cronni Straen Plastig Cylchol a Difrod Blinder
Os yw'r straen thermol dros dro yn fwy na'r cryfder cnwd o 316 ar y tymheredd gweithredu-tua 200 MPa ar 300 C-mae'r deunydd yn cynhyrchu'n blastig. Mae pob cylch gwresogi yn achosi cynyddiad bach o straen plastig ar yr wyneb allanol yn y broses wresogi ac ar yr wyneb mewnol yn y broses oeri. Mae'r straen plastig hwn yn datblygu dros filoedd o gylchoedd ac yn y pen draw yn achosi dechrau craciau blinder. Mae blinder thermol cylch isel-yn cael ei reoli gan fformiwla Coffin-Fformiwla Manson ( ) N f=Δε p C 1 (1) lle N f yw nifer y cylchoedd tan fethiant, Δε p yw'r amrediad straen plastig fesul cylchred, a C ac maent yn gysonion materol. Mae newid bach iawn mewn straen plastig yn lleihau cylchoedd i fethiant yn sylweddol. Mae dadansoddiad elfen gyfyngedig o 316 gwain mewn gwresogi aer cylchol o dymheredd swmp 20 gradd i 250 gradd ar 10 W / cm2 yn rhagweld yr ystodau canlynol o'r straenau plastig. Ar gyfer y trwch wal o 1.2 mm, mae Δε_p=0.0012 (0.12%) a'r cylchoedd bywyd disgwyliedig tua 25000. Ar gyfer trwch wal o 1.8 mm, Δε_p=0.0028 (0.28%) a chylchoedd disgwyliedig i fethiant o tua 8,000. Ar gyfer trwch wal o 2.5 mm, mae'r Δε_p yn 0.0055 (0.55%) gyda thua 2,500 o gylchoedd tan fethiant. Mae dilysiad arbrofol ar wresogyddion prawf a gylchredwyd rhwng tymheredd aer 20C a 250C ar 10 W/cm^2 yn datgelu cylchoedd cymedrig i fethiant o 22,000 ar gyfer 1.2 mm, 7,500 ar gyfer 1.8 mm, a 2,200 ar gyfer 2.5 mm - cytundeb ardderchog gyda'r rhagolwg. Er gwaethaf cael 50% yn fwy o ddeunydd, mae'r wain 1.8 mm yn methu ar ~1/3 o gylchoedd y wain 1.2 mm.

Trwch Wal a Awgrymir ar gyfer Gwasanaeth Gwresogi Aer Cylchol
Mae'r tabl canlynol yn nodi 316 o drwch wal wain a argymhellir ar gyfer gwresogyddion trochi trydan mewn dyletswydd gwresogi aer cylchol, yn dibynnu ar dymheredd aer swmp uchaf, dwysedd wat, a nifer disgwyliedig y cylchoedd thermol trwy gydol oes gwasanaeth y gwresogydd.

Uchafswm Swmp Aer Tymheredd Watt Dwysedd Cylchredau Thermol Disgwyliedig Dros Oes Argymhellir Uchafswm o 316 Trwch Wal Beiciau a Ragwelir i Fethu yn y Modd Methiant Trwch a Argymhellir
150 gradd 8 – 12 W/cm² < 5,000 2.0 mm 12,000 blinder thermol ar ôl 5,000+ cylchred
150 gradd 8 – 12 W/cm² 5,000 – 15,000 1.6 mm 18,000 Ymyl blinder thermol
150°C 8 – 12 W/cm² >15,000 1.2 mm 25,000 Yn ddiogel am 15,000+ cylchred
200 gradd 6 – 10 W/cm² < 5,000 1.6 mm 15,000 Derbyniol ar gyfer gwasanaeth beicio isel
200 gradd 6 – 10 W/cm² 5,000 – 10,000 1.2 mm 22,000 Argymhellir ar gyfer cylch canolig
200°C 6 – 10 W/cm² >10,000 1.0 mm 30,000 Wal denau ar gyfer gwasanaeth beicio uchel
250 gradd 5 – 8 W/cm2 Llai na 2,000 1.4 mm 14,000 Isel-gylchred dderbyniol 250 gradd 5 – 8 W/cm2 2,000 – 5,000 1.2 mm 22,000 Argymhelliad safonol 250 gradd 5 – 8 W/, {0} mm 250 gradd 5 – 8 W/, Mwy na 8 W/ cm Angen wal denau ar gyfer-cylchu uchel 300 gradd 4 – 6 W/cm2 Llai nag 1,000 1.2 mm 18,000 Ymylol; ystyried uwchraddio aloi 300 gradd 4 - 6 W/cm2 Mwy na 1,000 Heb ei argymell Islaw 10,000 Defnyddio Incoloy 800H ar gyfer gwasanaeth awyr
Ar gyfer gwresogi aer cylchol uwchlaw tymheredd swmp 250C, mae 316 o ddur di-staen yn gynyddol ymylol waeth beth fo'r trwch wal. Mae straen thermol dros dro uchel ac ocsidiad cyflym yn byrhau bywyd blinder yn ddifrifol. Yn yr achos hwn, dylai'r peiriannydd nodi Incoloy 800H. Mae gan y deunydd hwn ddargludedd thermol uwch (tua 25 W/m·K ar 300 gradd) a chyfernod ehangu thermol is (14 × 10⁻⁶ / gradd yn hytrach na 17 × 10⁻⁶ / gradd ar gyfer 316). Mae hyn yn lleihau straen thermol tua 30% ar gyfer yr un trwch wal.

Blinder Thermol Newidiadau Dyluniad Estyniad Bywyd
Os oes angen gwain 316 o waliau trwchus sy'n fwy na 1.6 mm ar gyfer dyletswydd gwresogi aer cylchol oherwydd cyfyngiadau mecanyddol neu gyrydiad, gall tri addasiad dylunio ymestyn bywyd blinder thermol. Y cyntaf yw arafu cyfraddau rampiau gwresogi ac oeri. Bydd gan wresogydd sy'n cymryd 60 eiliad i gyrraedd tymheredd llawn yn lle 10 eiliad raddiannau tymheredd dros dro sylweddol is. Mae cyfradd ramp o 5 gradd / s yn cynhyrchu ΔT_wall gwerthoedd ~ 40% yn is na ramp o 25 gradd / s, gan ddyblu'r bywyd blinder thermol fwy neu lai. Yr ail newid yw rhedeg ar dymheredd wrth gefn isaf, yn hytrach na chaniatáu i'r oeri llawn i'r amgylchedd. Ar gyfer gwresogydd sy'n beicio rhwng 150 gradd a 250 gradd yn lle 20 gradd a 250 gradd, mae'r ΔT_wall yn cael ei leihau 70% sy'n arwain at gynnydd o 5 i 10 gwaith mewn bywyd blinder. Y trydydd newid yw galw am bostiad -aneliad rhyddhad straen swage. mae anelio yn lleddfu'r straen gweddilliol cywasgol manteisiol ar yr wyneb allanol, ond yn lleddfu'r straen gweddilliol tynnol ar yr wyneb mewnol, a all hyrwyddo ffurfio torasgwrn. Mae bywyd blinder thermol gwain 1.8 mm anelio tua 20 – 30% yn uwch nag oes gwain 1.8 mm wedi'i swatio. Y ffordd orau a symlaf o gyflawni bywyd blinder thermol hir ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau gwresogi aer cylchol yw defnyddio gwain 316 o 1.2 mm neu deneuach. Mae perfformiad thermol wal 1.2 mm o drwch yn well ac mae ei gryfder mecanyddol yn ddigonol ar gyfer systemau aer pwysedd isel. Mae peirianwyr sy'n gofyn yn atblygol am waliau mwy am "wydnwch" mewn gwasanaeth gwresogi aer yn ddamweiniol yn dewis system a fydd yn torri'n gynt. I gael y fanyleb gywir mae angen i chi ddeall nad yw waliau teneuach yn llai cadarn mewn beicio thermol. Wrth gyflwyno gofynion i weithgynhyrchwyr gwresogyddion, nodwch y nifer disgwyliedig o gylchoedd thermol a'r gyfradd ramp a ddymunir bob amser. Bydd gwneuthurwr gwresogydd aer cylchol arbenigol yn rhagnodi trwch wal sy'n addas ar gyfer y ffactorau hyn, nid ar gyfer rheolau cryfder mecanyddol generig.