Mae graffit anhydraidd yn gryf mewn cywasgu ond yn wan mewn tensiwn, ac mae ei derfynau perfformiad yn cael eu gosod yn bennaf gan y resin a ddefnyddir i'w wneud yn anhydraidd. Rhaid i beirianwyr barchu'r ffiniau hyn er mwyn osgoi methiant sydyn, brau. Yn wahanol i fetelau, sy'n aml yn arddangos dadffurfiad plastig cyn rhwygo, mae graffit yn methu heb fawr o rybudd, os o gwbl. O ganlyniad, yterfynau cyfnewidydd gwres graffit anhydraidd-tymheredd, gwasgedd, a sioc thermol-diffiniwch yr amlen weithredu ddiogel ar gyfer y deunydd hwn sy'n gallu gwrthsefyll cyrydiad yn fawr fel arall.
Terfynau Tymheredd: Resin-Ffiniau Dibynnol
Mae tymheredd gwasanaeth uchaf cyfnewidydd gwres graffit anhydraidd yn cael ei bennu gan sefydlogrwydd thermol y resin trwytho. Mae'r swbstrad graffit ei hun yn parhau'n sefydlog i dros 2,500 gradd mewn atmosfferau anadweithiol, ond mae'r resin sy'n llenwi'r mandyllau ac yn darparu tyndra yn gollwng yn dadelfennu ar dymheredd llawer is.
| Math o Resin | Tymheredd Gweithredu Parhaus Uchaf | Sylwadau |
|---|---|---|
| Resin ffenolig | 180–200 gradd (nodweddiadol); rhai graddau i 210 gradd | Y mwyaf cyffredin a{0}}cost effeithiol; yn diraddio uwchlaw'r terfyn, gan ryddhau anweddolion ac achosi mandylledd |
| PTFE (polytetrafluoroethylene) | 220-230 gradd | Gallu tymheredd uwch; ymwrthedd cemegol rhagorol ond yn llawer drutach |
| Resin Furan | 180-200 gradd | Tebyg i ffenolig; a ddefnyddir pan fo ffenolig yn annigonol ar gyfer rhai toddyddion organig |
| Carbon{0}}wedi'i drwytho (resin-rhydd) | Hyd at 400 gradd (atmosfferau nad ydynt yn-yn ocsideiddio yn unig) | Dim resin i ddiraddio, ond mae'r graffit yn parhau i fod yn fandyllog; angen awyrgylch anadweithiol neu rhydwythol i atal ocsideiddio |
Pan eir y tu hwnt i'r terfyn tymheredd, mae resin ffenolig yn dechrau torgoch, crebachu a chracio. Daw'r graffit yn fandyllog eto, gan arwain at:
Gollyngiad o hylifau cyrydol trwy'r corff cyfnewidydd.
Croeshalogi rhwng ochrau'r plisgyn a'r tiwb.
Cyrydiad cyflym o gydrannau allanol.
Ar gyfer gwasanaeth dros 200 gradd , mae graffit wedi'i drwytho PTFE wedi'i nodi. Fodd bynnag, gall y cynnydd cost fod yn sylweddol{-yn aml 50-100% yn uwch na-cyfwerthoedd ffenolig wedi'u trwytho. Yn uwch na 230 gradd, nid yw graffit trwytho ar gael yn gyffredinol, a rhaid ystyried deunyddiau amgen (carbid silicon, tantalwm, neu serameg).
Cyfyngiadau Pwysedd: Gwendid Tensiwn a Safonau Dylunio
Mae cryfder cywasgol uchel graffit (50-100 MPa fel arfer) yn cyferbynnu'n fawr â'i gryfder tynnol isel (10-25 MPa). Mae pwysau mewnol yn creu pwysau tynnol cylchol a echelinol mewn cregyn a thiwbiau silindrog. Oherwydd na all graffit wrthsefyll tensiwn sylweddol yn ddibynadwy, mae graddfeydd pwysau ar gyfer cyfnewidwyr gwres graffit yn gymharol gymedrol.
Graddfeydd Pwysau Safonol
Rhwystro{0}}cyfnewidwyr gwres teip(blociau silindrog neu hirsgwar gyda sianeli wedi'u drilio): Mae dyluniadau safonol yn cael eu graddio i 6 bar (87 psi) ar ochrau cragen a thiwb.
Dyluniadau cregyn a thiwb: Wedi'i raddio'n nodweddiadol i 5-6 bar ar ochr y tiwb; gall ochr y gragen fod ychydig yn is oherwydd ardaloedd mwy heb gefnogaeth.
Dyluniadau wedi'u hatgyfnerthu'n arbennig: Ar gael ar gyfer pwysau hyd at 10-12 bar, wedi'i gyflawni gan gregyn dur allanol, adrannau graffit mwy trwchus, neu ddyluniadau wedi'u rhagbwyso. Mae angen peirianneg ofalus ar unedau o'r fath ac nid ydynt oddi ar y silff.
Mae'r pwysau graddedig yn rhagdybio llwytho unffurf, cyson. Mae ymchwyddiadau pwysau, morthwyl dŵr, neu feicio cyflym yn gosod straen tynnol deinamig a all achosi cracio sydyn, hyd yn oed os yw'r pwysedd cyflwr cyson yn parhau i fod yn is na'r sgôr.
Cydymffurfio â Chodau Dylunio
Yn wahanol i lestri gwasgedd metelaidd, nid yw cyfnewidwyr gwres graffit yn cael eu cwmpasu gan Adran VIII ASME, Is-adran 1. Y safon ddylunio a gydnabyddir fwyaf yw AD Merkblatt N1 (Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter) yr Almaen ar gyfer cyfarpar graffit. Mae llawer o weithgynhyrchwyr hefyd yn defnyddio safonau mewnol yn seiliedig ar brofion helaeth. Cynghorir prynwyr i ofyn am ddatganiad cod dylunio gan y cyflenwr a sicrhau bod y cyfnewidydd yn cael ei stampio neu ei ardystio yn unol â hynny.
Sioc Thermol: Terfyn Gweithredol
Y tu hwnt i-cyflwr tymheredd a gwasgedd cyson, mae sioc thermol yn cynrychioli terfyn gweithredol critigol. Mae gan graffit gyfernod ehangu thermol cymharol isel (tua 2-6 × 10⁻⁶ / gradd, tebyg i wydr neu silicon) ond dargludedd thermol gwael o'i gymharu â metelau a chryfder tynnol isel iawn. Pan fydd cyfnewidydd gwres graffit yn profi newidiadau tymheredd sydyn-er enghraifft, chwistrellu hylif oer i uned boeth-mae ehangu gwahaniaethol yn creu straen mewnol sy'n fwy na chynhwysedd tynnol y deunydd, gan gynhyrchu craciau.
Cyfraddau Newid Tymheredd a Argymhellir
Mae gweithgynhyrchwyr fel arfer yn argymell cyfraddau newid tymheredd uchaf a ganiateir o 5-10 gradd y funud ar gyfer cyfnewidwyr graffit safonol. Mae'n bosibl y bydd rhai dyluniadau bloc trymion yn goddef 2-3 gradd y funud yn unig. Gall mynd y tu hwnt i'r cyfraddau hyn, hyd yn oed unwaith, achosi cracio anadferadwy.
Enghraifft o Senario Methiant
Senario gyffredin yw cyfnewidydd bloc graffit sydd wedi bod yn gweithredu ar 150 gradd ac yn cael ei ddraenio ar gyfer cynnal a chadw. Yna cyflwynir dŵr oer (20 gradd ) trwy ochr y gragen cyn i'r bloc oeri'n unffurf. Mae'r arwynebau mewnol yn cyfangu'n gyflym tra bod y craidd mwy trwchus yn parhau'n boeth. Mae'r straen tynnol canlyniadol yn cracio'r bloc o dyllau'r sianel tuag allan. Mae'r cyfnewidydd yn methu ar bwysau dilynol.
Er mwyn osgoi sioc thermol:
Peidiwch byth â chyflwyno hylif â gwahaniaeth tymheredd sy'n fwy na 50 gradd i gyfnewidydd sydd ar dymheredd gwahanol.
Defnyddiwch weithdrefnau cynhesu neu oeri'n raddol.
Gosodwch gyd-gloi tymheredd neu falfiau rheoledig sy'n cyfyngu ar lif nes bod y tymheredd yn gyfartal.
Tymheredd Cyfun -Effeithiau Pwysedd
Mae'r pwysau uchaf a ganiateir yn aml yn gostwng wrth i'r tymheredd gynyddu. Ar dymheredd sy'n agosáu at y terfyn resin (ee, 190 gradd ar gyfer ffenolig), mae'r resin yn meddalu ychydig, gan leihau cryfder effeithiol y graffit. Er bod cromliniau derating manwl yn-benodol i'r gwneuthurwr, dull ceidwadol yw lleihau'r pwysau gweithredu 20–30% ar dymheredd 10–15 gradd yn is na'r terfyn resin. Ar gyfer gwasanaeth ar yr uchafswm resin absoliwt, dylid lleihau'r pwysau ymhellach er mwyn osgoi ymlacio ymgripiad neu gasged.
Terfynau ar gyfer Dewisiadau Amgen PTFE: Cymhariaeth
Mae cyfnewidwyr gwres PTFE yn gweithredu ar dymheredd is (yn nodweddiadol Llai na neu'n hafal i 110 gradd ar gyfer PTFE solet) ond gallant oddef pwysau uwch (10-16 bar mewn dyluniadau wedi'u hatgyfnerthu) ac yn y bôn maent yn imiwn i sioc thermol oherwydd hyblygrwydd PTFE. Felly, yterfynau cyfnewidydd gwres graffit anhydraiddyn gulach (tymheredd: 200–230 gradd; pwysau: ~6 bar) ac angen disgyblaeth weithredol fwy gofalus. Lle mae'r broses yn gofyn am dymheredd uwch na 110 gradd ond yn is na 200 gradd, a phwysau o fewn 6 bar, mae graffit yn ddewis rhagorol. Uwchlaw 200 gradd neu uwch na 6 bar, rhaid gwerthuso deunyddiau amgen.
Arolygu ac Amddiffyn Gorbwysedd
Oherwydd bod graffit yn methu heb ddadffurfiad plastig, mae amddiffyniad gorbwysedd yn hanfodol. Dylid maint falfiau rhyddhad a'u gosod i atal pwysau rhag bod yn fwy na sgôr y cyfnewidydd o unrhyw ymyl. Dylai arolygiad rheolaidd gynnwys:
Profi hydrostatig (gyda gofal i osgoi sioc thermol-defnyddiwch-dŵr tymheredd).
Archwiliad treiddiol llifyn o wynebau blociau a dalennau tiwb.
Monitro tueddiadau o ostyngiad mewn pwysau; gall cynnydd sydyn fod yn arwydd o gracio neu faeddu.
Camgymeriad cyffredin yw cymryd y gall cyfnewidydd gradd 6 bar oddef pigau 7 bar yn achlysurol. Nid yw graffit yn ildio; Gall 7 bar gychwyn microcracks sy'n lluosogi dros gylchoedd dilynol gan arwain at fethiant sydyn ddyddiau neu wythnosau'n ddiweddarach. Ni ddylid byth mynd y tu hwnt i'r amodau graddedig.
Casgliad
Mae parchu tymheredd, pwysedd, a therfynau sioc thermol graffit anhydraidd yn hanfodol ar gyfer gweithrediad diogel, hirdymor. Mae'rterfynau cyfnewidydd gwres graffit anhydraidd-yn nodweddiadol 180–200 gradd ar gyfer-unedau resin ffenolig a phwysedd safonol 6 bar-yn fympwyol. Maent yn deillio'n uniongyrchol o sefydlogrwydd thermol y resin a gwendid tensiwn cynhenid graffit. Mae sensitifrwydd sioc thermol yn ychwanegu cyfyngiad gweithredol arall nad yw'n bresennol gyda metelau neu PTFE. Mae'r terfynau hyn yn diffinio'n sylfaenol lle gellir defnyddio graffit yn erbyn deunyddiau mwy maddeugar fel PTFE (tymheredd is, goddefgarwch pwysedd uwch) neu garbid silicon (tymheredd a phwysau uwch, ond cost uwch). Mae dewis priodol yn golygu cyfateb terfynau ardystiedig y cyfnewidydd i amodau'r broses, gydag ymylon diogelwch ychwanegol ar gyfer dros dro. Pan welir y ffiniau hyn, mae cyfnewidwyr gwres graffit anhydraidd yn darparu degawdau o wasanaeth dibynadwy sy'n gwrthsefyll cyrydiad.
