Cén Fáth a Bhfuil Saol Tuirse Teirmeach Níos faide ag Téitheoir Tíotáiniam Tiubh a bhfuil Dlús Íseal Bhata (5 W/cm²) aige ná mar a bhíonn ag Téitheoir Tanaí le Dlús Ard-Wata (15 W/cm²)?

Nuair a roghnaíonn innealtóir próisis tumthéitheoir tíotáiniam le haghaidh seirbhíse timthriallach teirmeach (timthriallta ar siúl/as go minic), bíonn saol tuirse teirmeach i bhfad níos faide ag téitheoir tiubh le dlús íseal vata (5 W/cm ^ 2) ná téitheoir tanaí le dlús ard vata (15 W/cm ^ 2). Tá an saol tuirse teirmeach á rialú ag an aimplitiúid brú plaisteach timthriallach (Δε pl ) ag dromchla an téitheoir, atá faoi réir ag an swing teochta (ΔT) agus an grádán teochta tríd an tiús bhalla. Tá teocht íseal truaill ag téitheoir tiubh (2.5 mm) ag 5 W/cm 2 (de ghnáth 110-120 céim le haghaidh téamh uisce) agus ΔT íosta trasna an bhalla ( < 5 céim ). Léiríonn téitheoir caol (1.2 mm) ag 15 W/cm2 teocht sheath ard (140-160 céim ) agus ΔT níos mó trasna an bhalla (10-15 céim ). torthaí méadaithe ΔT i brú méadaithe timthriallach plaisteach agus laghdaíonn sé an saol tuirse. Léiríonn samhlacha cainníochtúla go bhfuil saol tuirse teirmeach de 50,000 -100,000 timthriall ag an téitheoir tiubh ísealdlúis íseal-dlúis, cé go dteipeann ar an téitheoir tanaí ard-dlúis laistigh de 10,000-20,000 timthriallta --- fachtóir de shaolré 3-1 vata níos lú tiús.

Meicníocht Tuirse Teirmeach a Bhaineann le Dlús Bhata agus Tiús Balla
Tosaíonn scoilteanna tuirse teirmeach nuair a sháraíonn ualaí teirmeacha timthriallacha teorainn seasmhachta an ábhair. Tá an aimplitiúid strus comhréireach leis an swing teochta (ΔT_cycle) agus an grádán teochta trasna an bhalla (ΔT_wall). Maidir le flosc teasa tugtha (dlús vata), sainmhínítear ardú teochta an truaill os cionn na teochta sreabhán le ΔT sheath=q / h áit a bhfuil q dlús vata agus h arb é comhéifeacht aistrithe teasa é. Le haghaidh uisce ag fiuchphointe núicléit h ≈ 5000-10,000 W/m 2 K. Ag 5 W/cm 2 (50,000 W/m 2 ) ΔT sheath=50,000/7,500 ≈ 7 céim {{² 0} W/0,²): ΔT_sheath=150,000 / 7,500 ≈ 20 céim . Bíonn teocht sheath níos airde mar thoradh ar an dlús vata níos airde agus ardaíonn sé an difreálach teocht trasna an bhalla. Braitheann an strus teirmeach $\\sigma_{th} \\propto \\Delta T_{ sheath}$ agus freisin ar thiús an bhalla tríd an uimhir Biot. Maidir le ballaí tanaí, tá an grádán níos géire agus déantar strusanna áitiúla níos airde a tháirgeadh. Giorraíonn teocht sceal níos airde agus grádán níos mó i dtéitheoirí tanaí, ard-dlúis vata an saol tuirse go mór.

Saol Tuirse Teirmeach Cainníochtaithe Mar Fheidhm de Dhlús Bhata agus Tiús Balla
Tiús Balla (mm) Dlús Bhata (W/cm2) Teocht truaill (C) d'Uisce @ 100C ΔT Trasna Balla (C) Strain Phlaisteach Chiorclach (µε) Saol Tuirse Teirmeach (timthriallta go teip) Saol Coibhneasta 1.2 5 107 2 20 > 100,000 10 × {{5}×, {{7} × {{5}×, {{7} × {{5} ×, {{7} 1.5 5 107 3 25 80,000 8× 1.5 10 114 6 80 25,000 2.5× 1.5 15 120 12 200 8,000 0.8× (bunlíne) 2.0 5 107 4 30 60,000 6× 2.0 10 114 7 100 18,000 1.8× 2.5 5 107 5 35 50,000 5× 2.5 15 120 15 250 5, ×{21}},
Treoir maidir le Dlús Bhata agus Tiús Balla a Roghnú bunaithe ar Shaol na Rothaíochta
Feidhmchlár & Ráta Rothaíochta Teirmeach Timthriallta Riachtanach (blianta seirbhíse) Balla molta (mm) Uasdlús Vata Molta (W/cm2) Saol thuirse ionchasach (timthriallta)
Oibriú leanúnach (gan rothaíocht) N/B 1.5 15 > 100,000 (ní teorainn é rothaíocht theirmeach)
Rothaíocht neamhmhinic (1 timthriall/lá, 350 timthriall/bliain, 10 mbliana=3,500 timthriall) 5,000 1.5 15 8,000 (incheadaithe)
Rothaíocht measartha (5 thimthriall/lá, 1,800/bliain, 10 mbliana=18,000 timthriall) 20,000 1.5 8 40,000 (inghlactha)
Rothaíocht go minic (10 dtimthriall/lá, 3,600/bliain, 10 mbliana=36,000 timthriall) 40,000 2.0 6 60,000 (inghlactha)
Rothaíocht thromchúiseach (20 timthriall/lá, 7,200/bliain, 5 bliana=36,000 timthriall) 40,000 2.5 5 50,000 (inghlactha)
Extreme cycling (50 cycles/day, fast on/off) > 50,000 2.5 4 >100,000 (úsáid dlús íseal vata)
Cúrsaí Innealtóireachta maidir le Sonrú Téitheoir
Le haghaidh feidhmchlár (> 50,000 timthriall) a bhfuil saol tuirse teirmeach fada de dhíth orthu, tá gá le balla tiubh (2.0-2.5 mm) agus dlús íseal vata (3-5 W/cm2). Dáileann an balla tiubh an strus teirmeach thar thrasghearradh níos mó agus mar sin laghdaítear an strus uasta ar an dromchla. Laghdaíonn an dlús íseal vata an luascán teochta agus an grádán teirmeach agus mar sin tá an teocht sheath íseal. Laghdaíonn an meascán rudaí seo dlús cumhachta an téitheoir (tá níos mó achar dromchla ag teastáil uait chun an chumhacht chéanna a bhaint as) ach is minic a dhéanann fad saoil mhéadaithe méid an téitheoir níos mó. Mar shampla, tá achar dromchla 667 cm² de dhíth ar théitheoir 10 kW ag 15 W/cm². Teastaíonn 2,000 cm² ag an téitheoir céanna ag 5 W/cm², trí huaire an t-achar dromchla. Tá saol an téitheoir íseal-dlúis bhata, áfach, 5 go 10 n-uaire níos faide i bhfeidhmiú timthriall déine. I gcás feidhmeanna riachtanacha nuair a bhíonn aga neamhfhónaimh costasach mar thoradh ar mhainneachtain téitheoir, tá an téitheoir dlúis bhata níos mó, níos ísle, níos éifeachtaí ó thaobh costais thar shaolré an trealaimh.

Conclúid: Tiubh (2.5 mm) + Dlús Bhata Íseal (5 W/cm2) 10X an Saol Tuirse Thana (1.2 mm) + Dlús Ard-Wata (15 W/cm2)
Thick titanium heaters (2.5 mm wall) at low watt density (5 W/cm^2) have a thermal fatigue life of ~50,000 cycles, while thin heaters (1.2 mm wall) at high watt density (15 W/cm^2) have a life of ~5,000-12,000 cycles-a factor of 4-10 longer life for the thick, low-watt-density design. The reason for the longer life is the lower sheath temperature (107°C vs. 120°C), smaller temperature gradient across the wall (5°C vs. 15°C) and lower cyclic plastic strain (35 µε vs. 250 µε). For applications with frequent thermal cycling (>5 thimthriall in aghaidh an lae, > 1,800 timthriall in aghaidh na bliana), moltar -téitheoir balla tiubh (2.0-2.5 mm) le dlús íseal vata (3-6 W/cm²) chun 10+ shaol seirbhíse bliana a chinntiú. Agus téitheoir tíotáiniam á shonrú le haghaidh dualgas teirmeach timthriallach, ba cheart go gcuirfí in iúl don soláthraí líon measta na dtimthriallta teirmeach in aghaidh an lae agus an saol seirbhíse a theastaíonn, ionas go bhféadfaí an tiús balla ceart agus an dlús vata a roghnú chun teip tuirse teirmeach roimh am a sheachaint.