Bosimli idishdagi issiq (200 daraja) siqilgan suvni suv ostida isitish uchun gidridlanish sodir bo'lgunga qadar quvur devorining maksimal ruxsat etilgan harorati qanday?

200 daraja C siqilgan suv ostida isitish titaniumli suv isitgichlari uchun alohida qiyinchilik tug'diradi. Bu haroratda suv faqat yuqori bosim ostida suyuq bo'ladi (taxminan 16 bar). Yuqori harorat, yuqori bosimli suv muhiti titaniumning vodorod singishiga nisbatan termodinamik beqarorligini keltirib chiqaradi. Masalan, gidridlanish diffuziya-boshqariladi va sirt korroziyasi yoki chuqurlashuvisiz oldinga siljiydi; mo'rtlashuv keskin sinishga sabab bo'lmaguncha, sirtning aniq buzilishi sodir bo'lmaydi. Suvning umumiy harorati emas, balki quvur devorining harorati hidridlanish uchun tartibga soluvchi parametrdir. Ichki isitish elementidan issiqlik oqimi titanium trubaning ichki devorini suv bilan aloqa qiladigan tashqi devorga qaraganda ancha issiqroq isitadi. Ushbu ichki devor haroratining ba'zi darajasida vodorodning so'rilish tezligi haddan tashqari yuqori bo'ladi va gidrid ishlab chiqarish yillar emas, balki oylarda sodir bo'ladi.

Siqilgan suvda yuqori haroratli gidridlanish mexanizmi

Suv titan yuzasida 150 darajadan yuqori dissotsiyalanadi: H2O → H+ + OH-. Protonlar atomik vodorodga aylanadi, u titan panjarasiga tarqaladi. Titandagi vodorodning eruvchanligi 100 daraja haroratda 200 ppm dan 200 gradusda 1500 ppm dan yuqori haroratda keskin o'sadi. Vodorodning mahalliy kontsentratsiyasi qattiq eruvchanligidan (TSS) oshib ketganda, titan gidrid (TiH2) cho'kadi. Gidrid fazasining hajmi atrofdagi titandan 17% yuqori bo'lib, mikrokrekingga olib keladigan ichki kuchlanishni keltirib chiqaradi. Boshqaruvchi parametr ichki devorning harorati bo'lib, u issiqlik oqimi va devor qalinligiga qarab tashqi devordan 20-50 daraja yuqori bo'lishi mumkin. Diffuziya 220 daraja ichki devor va 200 daraja tashqi devor tomonidan yaratilgan vodorod kontsentratsiyasi gradienti tomonidan gidridlar afzalroq cho'kadigan sovuqroq tashqi sirtga olib keladi.

Hidrlanish tezligi va ichki devor harorati o'rtasidagi miqdoriy bog'liqlik

2-darajali titan quvurlarida turli xil issiqlik oqimlari ostida siqilgan suvda 200 daraja (16 bar) nazorat ostida sinov vodorod kontsentratsiyasining 1000 soatda ko'tarilishi bilan quyidagi hidrlanish tezligini tasdiqladi:

Ichki devor harorati<210°C: Hydriding rate 10-20 ppm/1000 hours. Time to attain TSS (200 ppm) 10,000-20,000 hours (1-2 years) Great for yearly tube replacement.

Ichki devor harorati: 210-230 daraja Hidrlanish tezligi: 50-100 ppm / 1000 soat. 2000-4000 soat TSS (3-6 oy) ga etish vaqti. Tez-tez tekshirish va marginal xizmatga muhtoj.

Ichki devor harorati. 230 dan 250 ° C gacha: Hidrlanish tezligi 200 dan 400 ppm/1000 soatgacha. 500-1000 soat (3-6 hafta) TSSga erishish vaqti. Hidrid trombotsitlari metallografik jihatdan 500 soatdan keyin ko'rinadi.

Ichki devor harorati > 250 daraja: Hidrlanish tezligi > 500 ppm/1000 soat. TSS 200-400 soatdan oshdi. Kuzatilgan sirtning kuyishi va yorilishi. Falokatli muvaffaqiyatsizlik yaqin.

Maksimal ruxsat etilgan ichki devor harorati uchun hisoblash qo'llanmasi

Quyidagi jadval ichki devorning ruxsat etilgan maksimal haroratini va istalgan xizmat muddati uchun issiqlik oqimi cheklovlarini baholash uchun real yondashuvni beradi.

200 daraja suvda ruxsat etilgan maksimal ichki devor harorati Kerakli xizmat muddati Shunga o'xshash maksimal issiqlik oqimi (OD 20 mm, devor 1,2 mm) Ekvivalent maksimal issiqlik oqimi (25 mm OD, 1,5 mm devor)
5 yil (43 800 soat) 205 daraja 12 Vt/sm2 10 Vt/sm2
2 yil (17500 soat) 215 daraja 18 Vt/sm2 15 Vt/sm2
1 yil (8760 soat) 225 daraja 25 Vt/sm2 22 Vt/sm2
6 oy (4380 soat) 235 daraja 32 Vt/sm² 28 Vt/sm²
Faqat favqulodda xizmat (1 oy) 250 daraja 45W/sm² 40W/sm²
Hidratsiyani oldini olish uchun muhandislik dizayni

Ichki devor harorati quyma suv harorati, issiqlik oqimi (q), devor qalinligi (t) va titanning issiqlik o'tkazuvchanligi (k=17 Vt / m · K 200 gradusda ): DT=(q × t) / k yordamida aniqlanadi. 20 Vt/sm2 quvvatda 1,2 mm devor uchun DT=(200 000 Vt/m2 × 0,0012 m) / 17 Vt/m·K=14 daraja . 200 daraja --da quyma suv - 214 daraja ichki devor --2 yillik xizmat muddati chegarasidan tashqarida. Qizig'i shundaki, devor qalinligini kamaytirish bir xil issiqlik oqimi uchun ichki devor haroratini pasaytiradi . 0.8 mm devor 20 Vt/sm$^2$ $\\Delta T$=9$^o$C, ichki devor 209$^o$C da, 5 yillik hayot uchun maqbul bo'ladi. Shunday qilib, yupqaroq devorlar korroziya uchun odatiy dizayn falsafasidan farqli o'laroq, hidridlanish qarshiligi uchun yaxshiroqdir. Palladiyning vodorod rekombinatsiyasiga katalitik ta'siri 7-darajali titanning (palladiy bilan barqarorlashtirilgan) ichki devor haroratini taxminan 15-20 darajaga oshiradi.

Spetsifikatsiya ma'lum qilindi

Misol uchun, agar titaniumli isitgich 200 daraja siqilgan suv xizmati uchun belgilangan bo'lsa, kerakli issiqlik oqimi va tavsiya etilgan devor qalinligidan ichki devor haroratini hisoblang. Xizmat muddati 2 yildan ortiq bo'lgan har qanday dastur uchun 210 darajadan oshmasligi kerak. Agar issiqlik oqimiga ehtiyoj > 25 Vt/sm2 bo'lsa, DTni minimallashtirish uchun devor qalinligini kamaytiring yoki 7-darajali titan bilan ta'minlang. Issiqlik oqimini tarqating. Yuqori vattli zichlikdagi bitta isitgich o'rniga ko'plab past vattli isitgichlardan foydalaning. Ishlayotgan isitgichning elektr qarshiligini kuzatib boring. Boshlang'ichga nisbatan 10-15% ga ko'tarilishi gidrid ishlab chiqarish va mo'rtlashuvdan dalolat beradi. Naychaning tashqi devoriga termojuft o'rnating va doimiy ravishda ichki devor haroratini hisoblang. Agar hisoblangan ichki devor harorati 100 kümülatif soatdan ko'proq vaqt davomida 230 ° C dan oshsa, devor qalinligidan qat'i nazar, isitgichni xizmatdan olib tashlang. Ommaviy suvning haroratini boshqarish o'rniga, muhandis ichki devorning haroratini nazorat qiladi. Bu yuqori haroratli suv tizimlarida vodorod gevrekleşmesinin asta-sekin arızalanmasının oldini oladi.