Għaliex PFA Heater b'qalba tal-metall Kultant Jesibixxi Artifacts 'Hot Ring' fil-Punti ta 'Appoġġ Intern tal-Wajer?

Xi drabi, ħiters tal-PFA b'qlub interni tal-metall (Incoloy, titanju jew azzar li ma jissaddadx) joħolqu artifacts ta' "ċirku sħun"-faxex ċirkonferenzjali fuq il-wiċċ tal-PFA li huma b'mod ċar aktar sħan, ikkulurit jew skalat. Il-preżenza ta 'dawn iċ-ċrieki fil-postijiet fejn il-wajer tat-tisħin intern huwa sostnut minn spacers taċ-ċeramika, woxers tal-majka jew parentesi tal-metall fil-qalba hija murija. F'kull punt ta 'appoġġ il-mogħdija tal-konduttività termali mill-wajer tat-tisħin għall-għant ta' barra tinbidel. Il-materjal ta 'appoġġ jista' jkollu konduttività termali inqas mill-insulazzjoni tal-ossidu tal-manjeżju (MgO) tal-madwar, li tikkawża hot spot lokali. Alternattivament, l-appoġġ jista 'jinkorpora l-MgO, u b'hekk inaqqas l-effiċjenza iżolanti tiegħu. Il-konsegwenza hija ċirku ta 'fluss tas-sħana miżjud, li jżid it-temperatura tal-wiċċ tal-PFA b'10-30 grad f'dak il-post assjali. Maż-żmien, iċ-ċrieki msaħħna lokalment jiddegradaw il-PFA, u jikkawżaw skalar u qsim. L-artefatti huma partikolarment evidenti f'ħiters b'ċikli mixgħul/mitfi frekwenti (għeja termali) u f'likwidi li jiffurmaw skala-.

Interruzzjoni tal-fluss tas-sħana fil-punti ta 'appoġġ
Il-wajer tar-reżistenza f'heater PFA standard huwa inkorporat fi trab tal-ossidu tal-manjeżju (MgO) fil-qalba tal-metall. L-MgO huwa iżolatur elettriku u għandu konduttività termali tajba (≈ 2–5 W/m·K). Spacers taċ-ċeramika jew woxers tal-majka f'intervalli (kull 50-200 mm) iċċentraw il-wajer u jipprevjenu li jolqot il-ħajt tal-qalba. Dawn il-materjali ta 'appoġġ huma ifqar fil-konduttività termali minn MgO b'1-2 W/m·K (ċeramika) jew 0.2-0.5 W/m·K (majka). Il-konduttività termali mnaqqsa fil-punt ta 'appoġġ tikkawża konġestjoni: is-sħana mill-wajer timxi aktar bil-mod permezz tal-appoġġ u t-temperatura tal-wajer togħla lokalment. It-temperatura tal-wajer miżjuda żżid il-fluss tas-sħana downstream u tipproduċi ċirku ta 'temperatura ogħla fuq il-kisja ta' barra. Immaġini infra-aħmar ta 'ħiters PFA li jaħdmu juru qċaċet tat-temperatura f'punti ta' appoġġ li huma 5-15 grad C 'l fuq mill-isfond.

F'xi disinji l-punt ta 'appoġġ jikkompressa t-trab MgO, inaqqas il-porożità tiegħu u jbiddel il-karatteristiċi termali tiegħu. Il-kompressjoni tista 'żżid il-konduttività ta' MgO (tajba). Iżda l-kompressjoni tpoġġi stress mekkaniku fuq il-qalba u tista 'tgħawweġ il-għant PFA.

Firem Hot Ring u Skoperta
Tip ta' Ħiter Materjal ta' Appoġġ Spazjar ta' Appoġġ (mm) ΔT Tipiku fiċ-Ċirku (grad) Ħin tal-Artifatt Viżibbli għal Skulurazzjoni Viżibbli (sigħat @ 90 grad ta' ilma)
Spazjar taċ-ċeramika industrijali standard 100 8-15 Isfar ċar, ċirku ħafif 2,000-4,000
Washer tal-majka industrijali standard 150 5–104,000–6,000 Xi ftit viżibbli
High power density (>5 W/ċm 2 ) Ċeramika 80 15-30 Ċirku skur distint 500-1,500
Densità ta' enerġija baxxa (<2.5 W/cm2) Mica 200 2–5Invisible >10,000
appoġġ mibni ħażin (appoġġ mhux allinjat) Ċeramika v ar 20-40 Ċirku, infafet Sever 100–500
Thermal equaliser (copper sleeve)Any Any 2-8 Minimal >10,000
Ilma iebes (Ilma fuq Skala Kbira) Ċeramika 100 ΔT tiżdied bid-depożizzjoni fuq skala500–1,000 (l-iskala taċċellera) Ċirku abjad @ post fuq skala
Għaliex Hot Rings Jfallu
Iċ-ċirku sħun innifsu mhuwiex falliment, iżda jaċċellera tliet mekkaniżmi ta 'falliment:

Skalar lokalizzat: L-iskala tippreċipita preferenzjali fuq iċ-ċirku imsaħħan f'ilma iebes. Is-saff tal-iskala (abjad, ġibs) jiżola l-heater u jkompli jżid it-temperatura. Iċ-ċirku huwa faxxa bajda ta 'skala. L-iskala tista' tkun ħxuna ta' 1-2mm f'xhur u toħloq hot spot li jsostni lilu nnifsu.

Għeja termali: Iż-żona taċ-ċirku tara stress ogħla fuq kull ċiklu mixgħul/mitfi mill-bqija tal-heater. Ix-xquq jibdew jiffurmaw fiċ-ċirku wara 2,000–5,000 ċiklu (vs. 10,000+ ċikli x'imkien ieħor).

aċċelerazzjoni tal-penetrazzjoni: Iż-żieda fit-temperatura taċ-ċirku tikkawża penetrazzjoni ogħla ta 'ilma u aċidi permezz tal-PFA. Dan iwassal għal korrużjoni rapida tal-qalba tal-metall taħt iċ-ċirku, li tikkawża ħsara prematura fl-art.

Ħiter tipiku li jonqos ikollu xquq ċirkonferenzjali jew folja fiċ-ċirku imsaħħan. Il-bqija tal-heater jista 'jidher bla ħsara li jindika difett ta' manifattura. Madankollu, ir-raġuni fundamentali hija l-punt ta 'appoġġ intern.

Titjib tad-Disinn u Mitigazzjonijiet
Għat-tnaqqis ta' artefatti ta' ċirku sħun:

Uża appoġġi tal-majka aktar milli taċ-ċeramika: Il-mika għandha nuqqas ta 'qbil aktar baxx fil-konduttività tas-sħana ma' MgO u tnaqqas ΔT b'50%. Il-mika hija wkoll irqaq (0.5–1 mm vs. 3–5 mm għaċ-ċeramika), li tnaqqas it-tul axjali tad-disturb.

Żid id-distanza ta 'appoġġ Iż-żieda fl-ispazju ta' appoġġ (150–200 mm kontra 50–100 mm) tnaqqas in-numru ta 'ċrieki għal kull heater. Inqas ċrieki, inqas punti ta 'falliment.

Żid equaliser termali: Kmiem irqiq tar-ram jew tal-aluminju (0.5 mm) 'il fuq mill-qalba tal-metall (taħt il-PFA) iqassam is-sħana fid-direzzjoni assjali, u jtemm id-differenzi fit-temperatura. Il-kmiem huwa 10-20% aktar, iżda tneħħi ċrieki sħan.

Densità ta 'watt aktar baxxa: F'Inqas minn jew ugwali għal 3 W/cm 2 ser ikollok inqas spike tat-temperatura assoluta fi kwalunkwe post u ċrieki sħan se jkunu inqas evidenti.

Wajer mibrum b'mod heliku mingħajr appoġġi distinti: Il-kolja tal-wajer ta' xi ħiters hija waħedha-appoġġ (tmiss il-qalba tul it-tul tagħha). Dawn id-disinji m'għandhom l-ebda punti ta 'appoġġ, u għalhekk l-ebda ċrieki sħun. Iżda l-kuntatt tal-wajer-qalba jipproduċi aktar problemi termali (hot spots jistgħu jiżviluppaw fil-postijiet tal-kuntatt).

Eżempju tal-Qasam
Ħiters PFA b'appoġġ taċ-ċeramika ġew impjegati f'tank tal-kisi tal-ilma iebes (300 ppm CaCO₃, 80 grad) bi spazjar ta '75 mm. Wara 6 xhur heaters żvelaw ċrieki ta 'skala bojod ċari bi spazjar ta' 75 mm. L-iskala tħassret bit-tneħħija tal-qoxra iżda ċ-ċrieki reġgħu lura f'inqas minn xahrejn. Ħajja tal-heater 12-18-il xahar. L-impjant ġie kkonvertit għal ħiters b'appoġġi tal-majka bi spazjar ta '150 mm u equalisers termali tar-ram. It-tneħħija tal-kalċ tnaqqset minn 3 xhur għal 12-il xahar, il-ħajja tal-heater żdiedet għal 5+ snin, u ma dehru l-ebda ċrieki tat-tneħħija tal-kalċ.

Konklużjoni: Ċrieki sħan huma artefatti ta 'punti ta' appoġġ interniL-artefatti ta '"ċirku sħun" fuq ħiters PFA huma maħluqa minn punti ta' appoġġ interni (spacers taċ-ċeramika, woxers tal-majka) li jiddisturbaw it-trasferiment tas-sħana mill-wajer tar-reżistenza. Konduttività termali aktar baxxa tal-materjal ta 'appoġġ tirriżulta f'żona sħuna lokalizzata (ΔT=5-30 grad ) li tikkawża skalar aktar mgħaġġel, għeja termali u penetrazzjoni. Ċrieki sħan jidhru bħala meded ċirkonferenzjali ta 'telf ta' kulur jew skalar. Biex ittaffi, speċifika l-appoġġi tal-majka, iżżid l-ispazjar tal-appoġġ, żid kmiem tal-equalizer termali, jew impjega disinn tal-wajer li jappoġġa waħedhom-. L-effett taċ-ċirku sħun huwa speċjalment ħażin għal likwidi li jiffurmaw skali. Jekk tara ċrieki fil-heater tiegħek, il-problema hija bl-appoġġi interni. "Er-iddisinja jew imutu iżgħar." Tista' tagħżel.