Le haghaidh Téitheoir Tumoideachais Tíotáiniam a Oibrítear i Folctha Anodizing Aigéad Crómach (50 g/L CRO₃, 55 céim ), Cad é an Tiús Balla Uasta Incheadaithe chun Aistriú Teasa a Choinneáil ag 20 kW/m²?

Lascainí-Bun-thrádála i nDearadh Téitheoirí Tíotáiniam le haghaidh Anodizing Aigéad Crómach
Is modh leictriceimiceach é anodizing aigéid chrómach a úsáidtear chun bratuithe ocsaíd chosanta a tháirgeadh ar chomhpháirteanna aeraspáis alúmanaim. Cuimsíonn an folctha de ghnáth 50 g/L de thrí-ocsaíd cróimiam (CrO₃) ag 55 céim agus úsáidtear an tumthéitheoir tíotáiniam chun an teocht a choinneáil le linn an timthrialla anodizing. Is ocsaídeoir cumhachtach é aigéad cromach agus pasivates tíotáiniam go héasca, rud a thugann friotaíocht maith creimeadh. Tá an folctha íogair d’athruithe teochta, áfach, agus caithfidh an téitheoir flosc teasa de thart ar 20 kW/m2 (2.0 W/cm2) a sholáthar chun coinníollacha an phróisis a choinneáil. Ní creimeadh an príomhtheorannú deartha ach éifeachtúlacht aistrithe teasa. Tá seoltacht i bhfad níos ísle ag aigéad crómach agus slaodacht i bhfad níos airde i gcomparáid le huisce, rud a chruthaíonn ciseal teorann tiubh ar dhromchla an téitheoir. Cuireann tiús an bhalla sheath tíotáiniam sraith de fhriotaíocht leictreach leis an gciseal teorann seo. Laghdaíonn tiús bhalla a mhéadú an comhéifeacht aistrithe teasa foriomlán agus éilíonn sé teocht níos airde den eilimint téimh (éifeachtúlacht leictreach agus saol inslithe MgO a laghdú) nó níos mó achar dromchla an téitheoir (costas agus méid umar a mhéadú). San anailís seo socraítear an tiús bhalla Ti uasta a cheadaítear chun sreabhadh teasa 20 kW/m2 a choinneáil gan dul thar an teocht sreinge is gá laistigh de 400C do théitheoirí inslithe MgO, agus gan miondealú fiuchphointe logánta nó aigéad crómach a spreagadh ag an dromchla sceach.

Tionchar ar Sláine Mheicniúil: Cúrsaí Creimthe Aigéad Crómach
Seasann tíotáiniam grád 2 d'aigéad cróim ag gach tiúchan agus teocht go fiuchphointe. Cothaíonn cumhacht ocsaídeach Cr(VI) sciath éighníomhach cobhsaí, tiubh (TiO2 saibhrithe i speiceas cróimiam) le rátaí creimthe < 0.005 mm/bliain. Ní spreagann aigéad crómach ionsaí logánta mar a dhéantar le folcadáin ina bhfuil clóiríd nuair is ábhar imní é an polladh. Is é 0.8 mm tiús bhalla íosta le haghaidh sláine meicniúil (láimhseáil, brú agus struis gléasta) le haghaidh feadáin suas le trastomhas 25 mm. Ní chabhraíonn sé le creimeadh na mballaí a dhéanamh níos tiús toisc go bhfuil an ciseal éighníomhach cobhsaí agus aonchineálach cheana féin. Mar sin, níl in úsáid balla níos tibhe ach comhréiteach idir neart meicniúil (m.sh. friotaíocht in aghaidh tionchair thimpiste ó phíosaí oibre alúmanaim) agus feidhmíocht theirmeach. I folcthaí anodizing aigéid chromic, níl an cás le haghaidh ballaí móra déanta go maith, i dtéarmaí meicniúla, má tá iontráil umar á rialú agus go bhfuil láimhseáil an phíosa oibre cúramach. I gcás línte tréchur ard ina bhféadfaidh téitheoirí a bheith bumped le racaí nó páirteanna, cuireann tiús bhalla measartha (1.2-1.5 mm) friotaíocht tionchair gan pionós teirmeach dian.

Tionchar ar Fheidhmíocht Theirmeach Friotaíocht Seolta agus Teorainn Flux Teasa
I gcás téitheoir tumtha tíotáiniam le dlús cumhachta de 20 kW/m^2 (2.0 W/cm^2) go folctha aigéad crómach de 55 céim, is é an difríocht teocht iomlán ón sreang friotaíochta inmheánach go dtí an mórchóir folctha ná suim na gceithre fhriotaíocht: (1) sreang inmheánach -go-MgO comhéadan, (2) seoltaí trí bhalla MgO, seoltach trí MgO, (2) seoltaí trí bhalla MgO, seoltach trí MgO agus balla seoltach (3) MgO go dtí an comhéadain MgO, (2) seoltaí trí bhalla MgO, seoltach trí MgO agus balla seoltach go dtí an mórchóir. aigéad crómach. Cuireann insliú MgO srian le teocht na sreinge go 400 céim ar feadh an tsaoil fhada. Is é an fhriotaíocht leictreach trasna an bhalla tíotáiniam ná ΔT_Ti=q × t / k_Ti , le k_Ti ≈ 17 W/m·K ag 55 céim . Le haghaidh balla 1.0 mm, ΔT_Ti=(20,000 W/m² × 0.001 m) / 17 W/m·K=1.18 céim . ΔT_Ti=2.35 céime le haghaidh balla 2.0 mm ar tiús. Tá an fhriotaíocht chomhiompair isteach sa dabhach aigéid chromic i bhfad níos mó, ΔT_conv=q/h, áit arb é h an chomhéifeacht aistrithe teasa convective. Le haghaidh folctha anodizing tipiciúil le corrú measartha (sreabhadh 0.3 go 0.5 m/s thar an téitheoir), h ≈ 400 go 600 W/m2K. Le haghaidh h=500 W/m2K, ΔTconv=20,000 / 500=40 céim . Is é 40 céim an laghdú teochta foriomlán ón dromchla seachtrach tíotáiniam go dtí an mórchóir folctha, ach níl ach 1.2-2.4 céim ar an titim tríd an mballa tíotáiniam. Mar sin, tá friotaíocht teirmeach balla tíotáiniam thart ar 3-6% den fhriotaíocht theirmeach iomlán. Is iad na meicníochtaí ceannasacha ná an ciseal teorann chomhiompartha agus an insliú MgO. Má mhéadaítear tiús an bhalla ó 1.0 mm go 2.0 mm méadaítear an teocht sreinge atá ag teastáil trí rud éigin cosúil le céim 1.2 - athrú neamhshuntasach. Glacann an anailís seo leis, áfach, go bhfuil teocht an dromchla lasmuigh níos lú ná fiuchphointe an folctha aigéad crómach (thart ar 105 céim ag brú an atmaisféir don chomhdhéanamh seo). Le haghaidh h=500, is í an teocht dromchla ná T_surface=T_bulk + ΔT_conv=55 céim + 40 céim=95 céim . Tá sé seo i bhfad níos ísle ná an fiuchphointe, mar sin ní tharlaíonn aon bhratéad gaile. Ardaíonn T_surface go 96.2 céim fiú le balla 2.0 mm-fós sábháilte. Mar sin, ó thaobh tarchurtha teasa íon de, níl aon tionchar ag tiús an bhalla ar fheidhmíocht 20 kW/m².

Malairt-as Sintéis: Tiús Balla Uasta Incheadaithe
Tugann an mhaitrís seo a leanas an tiús uasta incheadaithe don bhalla tíotáiniam le haghaidh folctha anodizing aigéid chrómach (50 g/L CrO3, 55 céim ) ag flosc teasa 20 kW/m2, chun teocht an dromchla seachtrach a choinneáil faoi bhun 100 céim (chun fiuchphointe logánta agus dianscaoileadh aigéid chróim a sheachaint) agus teocht na sreinge istigh a chosaint faoi bhun 400 céim (chun insliú a chosaint).

Tiús Balla (mm) Leibhéal Truaillithe (h, W/m2K) Teocht Dromchla Amuigh (C) Teocht Sreang Istigh (C) Uasmhéid Incheadaithe?Fachtóir srianta
0.8 mm Drochchéim (h=300) 55 + 66.7=121.7 céim 121.7 + (0.8*20/17)=122.6 céim Gan dromchla ag fiuchadh (os cionn 100 céim )
0.8 mm Measartha (h=500) 55 + 40=95 céim 95 + 0.94=95.9 céim Tá Ceann ar bith – go maith laistigh de na teorainneacha
0.8 mm Go maith (h=800) 55 + 25=80 céim 80 + 0.94=80.9 céim Sea corrlach den scoth
1.5 mm Measartha (h=500) 95 céim 95 + (1.5×20/17)=96.8 céim Tá Inghlactha
2.0 mm Measartha (h=500) 95 céim 95 + (2.0×20/17)=97.4 céim Tá Inghlactha
2.5 mm Measartha (h=500) 95 céim 95 + (2.5×20/17)=97.9 céim Tá Inghlactha, ach níl sé riachtanach
3.0 mm Drochchéim (h=300) 121.7 céim 121.7 + (3.0×20/17)=125.2 céim Gan dromchla ag fiuchadh, sreang thar an teocht
Léiríonn na sonraí go bhfuil tiús balla suas le 2.5 mm ar a laghad infhulaingthe go teirmeach i gcás folctha atá corraithe go maith (h > 500 W/m²·K) toisc gurb í an fhriotaíocht chomhiompartha an ceann is mó. Fiú amháin i gcás folcadáin nach bhfuil corraithe go dona (h=300) bíonn fiuchphointe dromchla mar thoradh ar bhallaí 0.8 mm mar go n-ardaíonn an ΔT convective de 66.7 céim an dromchla go 121.7 céim . I gcúinsí den sórt sin is é an leigheas ná tiús an bhalla a athrú ach corrú a fheabhsú nó flosc teasa a laghdú. Go teirmeach, tá an tiús bhalla is incheadaithe go bunúsach gan teorainn, ag soláthar agitation cuí; áfach, cuireann srianta praiticiúla déantúsaíochta (lúbadh feadáin, táthú agus costas) teorainn le tiús go 2.0-2.5 mm i gcás an chuid is mó de na dearaí téitheoirí.

Innealtóireacht Lasmuigh den Bhalla: Agús Feabhsaithe agus Flosc Teasa Laghdaithe
Toisc gurb é an ciseal teorann convective an príomhfhriotaíocht theirmeach i bhfolcadáin anodizing aigéad crómach, is é an straitéis is fearr chun an t-aistriú teasa a choinneáil ag 20 kW/m2 d'aon tiús bhalla ná go leor suaitheadh ​​​​folctha a chur chun cinn. Le haghaidh caidéal athfhillte chun an sreabhadh a bhrú thar dhromchla an téitheoir le treoluas 0.5–1.0 m/s, is féidir h a mhéadú go 600–800 W/m2K, ΔTconv a laghdú go 25–33 céim agus fanann an dromchla seachtrach faoi bhun 90 céim fiú le tiús balla 2.0 mm. Mura féidir feabhas a chur ar an agitation, is féidir an flosc teasa a laghdú. Ritheann go leor línte anodizing ag 15 kW/m$^2$ (1.5 W/cm$^2$) le hamanna suas teasa níos faide, rud a laghdaíonn $\\Delta T_{conv}$ go 30$^{\\circ}$C ag $h$=500 agus a cheadaíonn ballaí níos tiús gan fiuchadh dromchla. Tá caidreamh inbhéartach idir flosc teasa agus tiús balla ag teastáil. Mar shampla, chun balla 2.5 mm a úsáid le droch-mheascadh (h=300), is gá an flosc teasa a ísliú go dtí thart ar 12 kW / m² chun an dromchla lasmuigh a choinneáil faoi bhun 100 céim . Braitheann luachanna litríochta h in aigéad cróim go mór ar dhearadh umar agus ar luchtú an phíosa oibre, mar sin ba cheart d'innealtóirí próisis an chomhéifeacht aistrithe teasa iarbhír a thástáil le teirmeachúplaí ar dhromchla an téitheoir le linn coimisiúnaithe.

Conclúid: Is annamh a bhíonn Teorainneacha Tiús Ballaí – Agataíocht agus Flosc Teasa ar na Fíorteorainneacha
Maidir le tumthéitheoir tíotáiniam i ndabhach anodizing aigéid chrómach (50 g/L CRO₃, 55 céim ) ag flosc teasa 20 kW/m², tá an tiús bhalla uasta a cheadaítear beagnach gan teorainn ó thaobh teirmeach de nuair a bhíonn an dabhach corraithe a dhóthain (h Níos mó ná nó cothrom le 500 W/m²·K). I gcás ballaí chomh tiubh le 2.0 mm cuireann friotaíocht leictreach an bhalla tíotáiniam níos lú ná 2.5 céim. C leis an laghdú teochta iomlán. Is é an príomhfhriotaíocht theirmeach an ciseal teorann convective, atá ag brath ar an agitation an folctha agus ní ar an tiús bhalla. Nuair nach mbíonn na folcadáin corraithe go leordhóthanach (h=300 W/m²·K) is leor balla 0.8 mm fiú chun fiuchadh dromchla a spreagadh ós rud é go bhfuil an ΔT comhiompartha de 66.7 céim níos mó ná an corrlach fiuchphointe. Ní hé an leigheas i gcásanna den sórt sin balla níos tanaí a shonrú, ach corrú a fheabhsú nó flosc teasa a theorannú. I gcás an chuid is mó de na línte anodizing le corrú measartha, soláthraíonn tiús balla tíotáiniam 1.2-1.5mm comhréiteach maith ar stóinseacht meicniúil (friotaíocht in aghaidh tionchar neamhaireach ó chodanna alúmanaim) agus feidhmíocht theirmeach. Ní fhaightear aon bhuntáiste teirmeach trí úsáid a bhaint as ballaí níos tiús ná 2.0 mm, agus méadaítear costas agus meáchan na n-ábhar gan ghá. Ní tiús bhalla na critéir thábhachtacha chun téitheoirí a shainiú le haghaidh anodizing aigéid chrómach, ach flosc teasa (kW/m²) atá ag teastáil agus treoluas sreafa tuartha thar an téitheoir (m/s). Cuir na huimhreacha seo ar fáil don mhonaróir chun an comhéifeacht aistrithe teasa convective a dhearbhú. Cuir tiús balla 1.2-1.5 mm ar fáil mar réamhshocrú éifeachtach ó thaobh costais a chomhlíonann na caighdeáin mheicniúla agus teirmeacha.