Ħiters tal-PFA b'qlub interni tal-metall (Incoloy, titanju, jew azzar li ma jissaddadx) kultant jiżviluppaw artifacts "hot ring"-faxex ċirkonferenzjali fuq il-wiċċ tal-PFA li huma viżibilment aktar sħan, skulurati, jew skalati. Dawn iċ-ċrieki jseħħu fil-punti fejn il-wajer tat-tisħin intern huwa sostnut minn spacers taċ-ċeramika, woxers tal-majka, jew parentesi tal-metall ġewwa l-qalba. F'kull punt ta 'appoġġ, il-mogħdija tal-konduttività termali mill-wajer tat-tisħin għall-għant ta' barra hija mibdula. Il-materjal ta 'appoġġ jista' jkollu konduttività termali aktar baxxa mill-insulazzjoni tal-ossidu tal-manjeżju (MgO) tal-madwar, u joħloq post sħun lokali. Alternattivament, l-appoġġ jista 'jikkompressa l-MgO, u jnaqqas l-effettività iżolanti tiegħu. Ir-riżultat huwa ċirku ta 'fluss tas-sħana ogħla, li jgħolli t-temperatura tal-wiċċ tal-PFA b'10-30 grad f'dik il-pożizzjoni axjali. Maż-żmien, dawn iċ-ċrieki sħan jikkawżaw degradazzjoni lokalizzata tal-PFA, skalar, u eventwali qsim. L-artifacts huma aktar evidenti f'ħiters b'ċikliżmu frekwenti mixgħul/mitfi (għeja termali) u f'likwidi li jiffurmaw skala-.
Tfixkil tal-Fluss tas-Sħana f'Punti ta' Appoġġ
Ġewwa heater PFA tipiku, il-wajer tar-reżistenza huwa inkorporat fi trab tal-ossidu tal-manjeżju (MgO) fil-qalba tal-metall. L-MgO għandu konduttività termali tajba (≈ 2–5 W/m·K) u insulazzjoni elettrika. F'intervalli (kull 50–200 mm), spacers taċ-ċeramika jew woxers tal-majka jiċċentraw il-wajer u jipprevjenuh milli jmiss il-ħajt tal-qalba. Dawn il-materjali ta' appoġġ għandhom konduttività termali ta' 1–2 W/m·K (ċeramika) jew 0.2–0.5 W/m·K (majka)-inqas minn MgO. Il-konduttività termali mnaqqsa fil-punt ta 'appoġġ toħloq konġestjoni: is-sħana mill-wajer tgħaddi aktar bil-mod mill-appoġġ, u tikkawża li t-temperatura tal-wajer titla' lokalment. It-temperatura tal-wajer ogħla żżid il-fluss tas-sħana downstream, u toħloq ċirku ta 'temperatura ogħla fuq il-kisja ta' barra. Immaġini infra-aħmar tal-ħiters tal-PFA li joperaw turi quċċata tat-temperatura ta '5-15-il grad 'il fuq mill-isfond fil-punti ta' appoġġ.
F'xi disinji, il-punt ta 'appoġġ jikkompressa t-trab MgO, inaqqas il-porożità tiegħu u jbiddel il-proprjetajiet termali tiegħu. MgO kompressat jista 'jkollu konduttività ogħla (aħjar), iżda l-kompressjoni toħloq ukoll stress mekkaniku fuq il-qalba, li tista' tgħawweġ il-kisja tal-PFA.
Karatteristiċi taċ-ċirku sħun u skoperta
| Tip ta' Heater | Materjal ta 'Appoġġ | Spazjar ta' appoġġ (mm) | ΔT tipiku fuq Ring (grad) | Artifact Viżibbli | Ħin għal Skulurazzjoni Viżibbli (sigħat f'ilma ta' 90 grad) |
|---|---|---|---|---|---|
| Industrijali standard | Spacer taċ-ċeramika | 100 | 8–15 | Ċirku ħafif, isfar ċar | 2,000–4,000 |
| Industrijali standard | Washer tal-mika | 150 | 5–10 | Bilkemm jidher | 4,000–6,000 |
| High-power density (>5 W/ċm²) | Ċeramika | 80 | 15–30 | Ċirku skur distint | 500–1,500 |
| Densità-baxxa (<2.5 W/cm²) | Mika | 200 | 2–5 | Mhux viżibbli | >10,000 |
| Immuntata ħażin (appoġġ mhux allinjat) | Ċeramika | varjabbli | 20–40 | Ċirku sever, infafet | 100–500 |
| B'equalizer termali (kmiem tar-ram) | Kwalunkwe | Kwalunkwe | 2–8 | Minimi | >10,000 |
| Skala-ilma li jifforma (ilma iebes) | Ċeramika | 100 | ΔT jiżdied bħala depożiti fuq skala | Ċirku abjad fil-post fuq skala | 500–1,000 (l-iskala taċċellera) |
Għaliex Hot Rings Iwasslu għal Falliment
Iċ-ċirku sħun innifsu mhuwiex falliment, iżda jaċċellera tliet mekkaniżmi ta 'falliment:
Skalar lokalizzat: Fl-ilma iebes, l-iskala tippreċipita preferenzjali fiċ-ċirku sħun. Is-saff tal-iskala (abjad, ġibs) jiżola l-heater, u jgħolli t-temperatura aktar. Iċ-ċirku jsir faxxa bajda ta 'skala. Il-ħxuna tal-iskala tista' tilħaq 1–2 mm fi żmien xhur, u toħloq post sħun-sostenibbli waħdu.
Għeja termali: Kull ċiklu mixgħul/mitfi jisħaq fuq iż-żona taċ-ċirku aktar mill-bqija tal-heater. Ix-xquq jibdew fiċ-ċirku wara 2,000–5,000 ċiklu (vs. 10,000+ ċikli x'imkien ieħor).
Aċċelerazzjoni tal-permeazzjoni: Temperatura ogħla fiċ-ċirku żżid il-permeazzjoni ta 'ilma u aċidi permezz tal-PFA. Il-qalba tal-metall taħt iċ-ċirku jissaddad aktar malajr, li jwassal għal ħsara prematura fl-art.
Spezzjoni ta 'heater fallut ħafna drabi turi xquq ċirkonferenzjali jew folja eżattament fil-post taċ-ċirku sħun. Il-bqija tal-heater jista 'jidher bla ħsara, li jissuġġerixxi difett tal-manifattura, iżda l-kawża ewlenija hija l-punt ta' appoġġ intern.
Mitigazzjoni u Titjib tad-Disinn
Biex timminimizza l-artifacts taċ-ċirku sħun:
Speċifika l-appoġġi tal-majka minflok taċ-ċeramika: Il-mika għandha nuqqas ta 'qbil ta' konduttività termali aktar baxxa ma 'MgO, u tnaqqas ΔT b'50%. Il-mika hija wkoll irqaq (0.5–1 mm vs. 3–5 mm għaċ-ċeramika), tnaqqas it-tul assjali tad-disturb.
Żid l-ispazjar tal-appoġġ: Spazjar usa’ (150–200 mm vs. 50–100 mm) inaqqas in-numru ta’ ċrieki għal kull heater. Inqas ċrieki jfisser inqas punti ta 'falliment.
Żid equalizer termali: Kmiem irqiq tar-ram jew tal-aluminju (0.5 mm) fuq il-qalba tal-metall (taħt il-PFA) ixerred is-sħana b'mod assjali, twitti l-varjazzjonijiet fit-temperatura. Il-kmiem iżid 10-20% mal-ispiża iżda jelimina ċrieki sħan.
Naqqas id-densità tal-watt: It-tħaddim f'Inqas minn jew ugwali għal 3 W/cm² inaqqas iż-żieda fit-temperatura assoluta fi kwalunkwe punt, u jagħmel ċrieki sħan inqas severi.
Uża wajer imdawwar b'mod ħelu mingħajr appoġġi diskreti: Xi ħiters jużaw kolja tal-wajer li tappoġġja waħedha-(tmiss il-qalba tul it-tul tagħha). Dawn id-disinji m'għandhom l-ebda punti ta 'appoġġ u għalhekk l-ebda ċrieki sħun. Madankollu, il-kuntatt tal-wajer-mal--qalba joħloq kwistjonijiet termali oħra (hot spots potenzjali fil-punti ta' kuntatt).
Eżempju tal-Qasam
Tank tal-kisi tal-ilma iebes (300 ppm CaCO₃, 80 grad) uża ħiters PFA b'appoġġ taċ-ċeramika fi spazjar ta '75 mm. Wara 6 xhur, il-ħiters wrew ċrieki ta' skala bojod distinti f'intervalli ta' 75 mm. It-tneħħija tal-kalċ neħħa l-iskala, iżda ċ-ċrieki reġgħu lura fi żmien xahrejn. Il-ħajja tal-heater kienet 12-18-il xahar. L-impjant qaleb għal ħiters b'appoġġi tal-majka bi spazjar ta '150 mm u equalizers termali tar-ram. Ċrieki tal-iskala ma dehrux aktar, il-frekwenza tat-tneħħija tal-kalċ naqset minn 3 xhur għal 12-il xahar, u l-ħajja tal-heater estiża għal 5+ snin.
Konklużjoni: Hot Rings Huma Artifacts ta 'Punti ta' Appoġġ Intern
Artifacts "Hot ring" fuq ħiters PFA huma kkawżati minn punti ta 'appoġġ interni (spacers taċ-ċeramika, woxers tal-majka) li jfixklu l-fluss tas-sħana mill-wajer tar-reżistenza. Il-konduttività termali aktar baxxa tal-materjal ta 'appoġġ toħloq post sħun lokalizzat (ΔT=5–30 grad), li jwassal għal skalar aċċellerat, għeja termali, u permeazzjoni. Ċrieki sħan huma viżibbli bħala meded ċirkonferenzjali ta 'kulur jew skala. Biex ittaffi, speċifika l-appoġġi tal-majka, iżżid l-ispazjar tal-appoġġ, żid kmiem tal-equalizer termali, jew uża disinn tal-wajer li jsostni waħdu-. Għal likwidi li jiffurmaw l-iskala-, l-effett taċ-ċirku sħun huwa partikolarment ta 'ħsara. Jekk il-heater tiegħek juri ċrieki, l-appoġġi interni huma l-kawża. Iddisinja mill-ġdid jew taċċetta ħajja iqsar. L-għażla hija tiegħek.
