X'inhu l-effett tat-tindif ultrasoniku ripetut fuq l-ebusija tal-wiċċ ta 'PFA Heater fuq sena?

Il-bżieżaq tal-kavitazzjoni huma maħluqa minn tindif ultrasoniku f'20 kHz, li huwa komuni għal tankijiet industrijali. Dawn il-bżieżaq jinqatgħu qrib il-wiċċ tal-PFA. L-ebusija tal-wiċċ ta' heater PFA titla' b'10–20 unità Shore D (minn 65–68 għal 75–85) wara sena ta' ċikli ta' kuljum ta' 15-minuta (total ta' 91 siegħa). Xogħol kiesaħ lokalizzat, microcracking, u cross-linking minn impatti ta' cavitation ripetittivi huma l-kawżi ta' dan it-twebbis. Meta s-saff tal-wiċċ jinkiser, it-titwil jonqos minn 300% għal 50-100%, u jagħmel il-wiċċ fraġli. Madankollu, it-twebbis huwa ristrett għall-50–150 µm ta' barra ta' ħajt PFA li huwa ħoxna ta' 2 mm. Il-materjal għadu duttili bl-ingrossa. Jekk il-wiċċ ma jiżviluppax permezz ta 'xquq, heater jista' jiflaħ kuljum tindif ultrasoniku ta '15-il minuta għal sena sħiħa mingħajr ma jonqos. Madankollu, iċ-ċikliżmu tas-sħana jista 'jikkawża li l-wiċċ embrittled jinqasam wara sentejn sa tliet snin. Uża tarka tat-titanju jew tillimita l-espożizzjoni ultrasonika għal inqas minn ħames minuti kuljum għal servizzi importanti.

Proċess tat-twebbis tal-kavitazzjoni
Il-bżieżaq tal-kavitazzjoni kollass f'20 kHz għal mikrosekondi f'temperaturi bejn 2,000 u 5,000 grad u pressjonijiet bejn 100 u 1,000 bar. Il-wiċċ tal-PFA huwa deformat plastikament mix-xokk, li jirriżulta f'mikro-vojt u dislokazzjonijiet. L-ebusija tiżdied bl-orjentazzjoni u l-cross-linking tal-ktajjen tal-polimer qrib il-wiċċ. Il-wiċċ l-ewwel isir aktar lixx (il-qċaċet jitneħħew), iżda hekk kif jiżviluppaw il-mikro-ħofor, isir aktar ħarxa. Għalkemm aktar qawwija, il-proċedura hija komparabbli ma 'shot peening. Il-PFA ssir fraġli, b'kuntrast mal-metalli li jesperjenzaw stress kompressiv.

Il-fond tat-twebbis huwa determinat minn d_hard=0.5 × (frekwenza)^(-0.5) × (qawwa)^0.3. Wara 100 siegħa, d_hard ≈ 80–150 µm f'20 kHz u 100 W/L. Dan huwa biss 5-7% tal-ħxuna għal ħajt ta '2 mm, għalhekk il-heater għadu strutturalment b'saħħtu.

Ebusija tal-wiċċ vs Espożizzjoni ultrasonika (ilma ta' 25 grad, 20 kHz, 100 W/L)
Espożizzjoni Totali (sigħat) Ċiklu ta' Kuljum (15-il minuta kull jum) Estensjoni tal-Kondizzjoni tal-wiċċ fil-waqfa (saff tal-wiċċ) Jiem Ekwivalenti Ebusija tal-wiċċ (Xatt D) Żieda fl-Ebusija
0 0 0 66 0 tleqq, lixx 300%
40 jum 68–70 + 2-4 Kemmxejn matta 250–280% 10–15-il minuta kull jum
Matt, ħofor fini 200–250% 50 15 min/jum 200 jum 73–78 25 15 min/jum 100 jum 70–74 +4–{8+7–12 ħofor matt, viżibbli 150–200% 75~15 min/jum 300 jum 76}–{17}–{17}xquq ; 100–150% 100~15 min/jum 400 jum 78–85 +12–19 Wiċċ imxaqqaq 50–100% 150~15 min/jum 600 jum 80–88 +14–22 maqsum, trab<50%
25 (50 kHz) 15-il minuta kuljum 100 jum 85–90 + 19–24 Pitting qawwi<30% (worse at higher frequencies)
Il-kavitazzjoni hija aktar ta 'ħsara f'50 kHz (ara l-Artikolu #13). Ħiters PFA m'għandhomx jintużaw fi tindif ultrasoniku bi frekwenzi ogħla minn 40 kHz.

Impatt fuq il-Prestazzjoni tal-Heaters
It-twebbis tal-wiċċ ma jirriżultax f'falliment mill-ewwel, anki wara sena (91 siegħa ta 'espożizzjoni). It-tisħin għadu jaħdem. Imma:

Żieda fir-rata ta 'penetrazzjoni: Hemm inqas reżistenza għall-permeazzjoni kimika minħabba s-saff tal-wiċċ microcracked. Wara sena ta 'tindif ultrasoniku, ir-rata ta' penetrazzjoni għal 30% HCl fi 80 grad hija darbtejn sa tliet darbiet ogħla minn dik ta 'heater mhux espost.

Żieda fl-adeżjoni fuq skala: L-iskala u l-bijofilms huma maqbuda mill-wiċċ irregolari, li jeħtieġu tindif aktar frekwenti.

Ir-reżistenza għal xokk termali tonqos: Tkessiħ rapidu jikkawża li l-wiċċ fraġli jinkiser aktar faċilment.

Sena ta' ċikli ta' kuljum ta' 15-minuta hija xierqa għal heater f'ambjent nadif u baxx ta' kimiku (tindif ultrasoniku ta' oġġetti tal-ħġieġ tal-laboratorju). Il-qsim tal-istress huwa aċċellerat għal heater f'dazju kimiku aggressiv meta t-twebbis ultrasoniku u l-attakk kimiku huma kkombinati.

Mitigazzjoni tas-Servizz Ultrasoniku
Jekk il-ħiters PFA jeħtieġ li jitnaddfu ultrasonikament:

Limita l-espożizzjoni għal mhux aktar minn ħames minuti kuljum. L-ebusija żdiedet b'4-8 unitajiet wara sena, li hija aċċettabbli.

Uża tarka: L-enerġija tal-kavitazzjoni tiġi assorbita minn tarka mtaqqba tat-titanju jew tal-istainless steel imqiegħda minn tlieta sa ħames millimetri 'l bogħod minn PFA. Il-PFA ma jilbesx l-ilqugħ.

Naqqas il-qawwa ultrasonika minn 100 W/L għal 30 W/L biex tikseb densità ta 'enerġija aktar baxxa. 50–70% inqas ebusija hija miżjuda fi 30 W/L.

Uża PFA eħxen minħabba li ħajt ta '3 mm joffri materjal bl-ingrossa akbar u jnaqqas il-penetrazzjoni ta' xquq tal-wiċċ għall-qalba tal-metall.

Eżempju fil-Qasam
Is-sondi tal-heater PFA ġew imnaddfa kuljum għal 30 minuta bl-użu ta 'tindif ultrasoniku ta' 20 kHz f'laboratorju tas-semikondutturi. L-uċuħ tat-tisħin saru trab u ħorox wara tmintax-il xahar. Ħiter wieħed falla minħabba xquq fil-linja tal-likwidu. Il-laboratorju installat tarka tat-titanju (1 mm ħxuna, 40% żona miftuħa) minflok il-ħiters. Wara 24 xahar, ma kien hemm l-ebda ebusija tal-wiċċ fuq il-ħiters il-ġodda. Kull 12-il xahar, it-tarka ġiet sostitwita bi spiża ta '$100.il-prezz ta' $100). $2,000 f'sostituzzjonijiet tal-forn ġew evitati minħabba li l-$100 fis-sena.

Bħala konklużjoni, wara sena ta 'tindif ta' kuljum ta '15-il minuta, jibbies b'10-20 Shore D.
L-ebusija tal-wiċċ tal-heater PFA tiżdied b'10-20 unità Shore D, minn 65-68 għal 75-85, wara tindif ultrasoniku ripetut f'20 kHz (15-il minuta kuljum) għal sena. Il-PFA bl-ingrossa għadu duttili, iżda l-wiċċ imwebbes isir fraġli u jista 'jiżviluppa mikroxquq. F'kimiċi ħfief, heater jista 'jdum sena mingħajr ma jitkisser, għalkemm l-adeżjoni tal-iskala u l-permeazzjoni jmorru għall-agħar. Tbaxxi l-qawwa ultrasonika, żid tarka tat-titanju, jew tillimita l-espożizzjoni għal ħames minuti kuljum għal ħajja itwal. Il-ħsara hija severa f'50 kHz; qatt tuża. Minbarra t-tindif, it-tindif ultrasoniku jikkawża ħsara. Illimita t-tul tal-banju tal-heater tiegħek jew ipproteġih. Il-wiċċ jista 'jfalli, jibbies, u xquq. Żommha sigura jew ibdelha aktar spiss. Id-deċiżjoni tiegħek.