Titan qoplamali isitgichni o'rnatish usuli (flanjli va tishli nipel) 20 darajadan 180 gradusgacha bo'lgan issiqlik aylanishiga duchor bo'lganda, sovuq pin birikmasidagi kuchlanish taqsimotini qanday o'zgartiradi?

Yuqori{0}}Issiqlik-Velosiped xizmati uchun isitgichni o'rnatishda asosiy kelishuv
Titan qoplamali isitgichlar ko'pincha tank devorlari orqali gardishli ulanish (tegishli gardish bilan bog'langan) yoki tishli nipel (payvandlangan muftaga vidalangan) yordamida o'rnatiladi. Ichki qarshilik simi tashqi elektr simi bilan birlashtirilgan sovuq pinli birikma atrof-muhitdan (20 daraja) jarayon haroratiga (180 daraja) aylanish jarayonida eng ko'p termal stressni boshdan kechiradi. Qopqoqni o'rnatish usuli uning tankning mahkamlangan devoriga nisbatan kengayishi va qisqarishiga ta'sir qiladi va shuning uchun bu hayotiy nuqtada stressni taqsimlash usuliga bevosita ta'sir qiladi. Flanesli o'rnatish biroz radial va eksenel muvofiqlikni ta'minlaydi, lekin tishli nipel g'ilofni qattiq cheklaydi. Devor qalinligi o'rnatish usuli bilan o'zaro ta'sir qiladi: Qalinroq devor eksenel qattiqlikni yaxshilaydi va sovuq pinli ulanishga katta termal kuchlanishni uzatadi. Ushbu tahlil gardishli va tishli o'rnatish uchun kuchlanish taqsimotini taqqoslaydi va yuqori haroratli tsikl ilovalari uchun tanlov takliflarini beradi.

Mexanik yaxlitlikka ta'siri: sovuq pinli birikma stressi
500 mm uzunlikdagi titanli isitgich uchun 20 darajadan 180 darajagacha qizdirilganda eksenel kengayish DL=× L × DT=8.6e-6 × 500 × 160=0.69 mm ni tashkil qiladi. G'ilof iplardagi tishli nipel o'rnatishda mahkam ushlangan. Bu cheklangan kengayish s_axial=E × × DT=105 GPa × 8,6e-6 × 160=144 MPa eksenel bosim kuchlanishini hosil qiladi. Bu kuchlanish darhol sovuq pinli birikmaga o'tkaziladi, u erda g'ilof qizdirilgandan isitilmaydiganga o'zgaradi. 1,0 mm devor uchun bu kuchlanish 275 MPa oqim kuchidan past bo'ladi va shuning uchun elastik harakatni ko'rsatadi. Ammo tez-tez haydash bo'g'imlarda charchoqni keltirib chiqaradi. 1,8 mm devor uchun eksenel kuchlanish 144 MPa (qattiq cheklash uchun devor qalinligidan qat'iy nazar), lekin birlashmadagi egilish qattiqligi yuqoriroq, shuning uchun ozgina noto'g'ri hizalanishlarni qoplash qobiliyati kamroq. Cheklangan elementlarning tahlili shuni ko'rsatadiki, sovuq pinli birikmadagi kuchlanish kontsentratsiyasi koeffitsienti 1,0 mm devor uchun 2,5 dan 1,8 mm devor uchun 3,2 gacha ko'tariladi, mos keladigan mahalliy cho'qqi kuchlanishlari 360 MPa va 460 MPa. 1,8 mm devor mahalliy oqish kuchidan oshib ketadi, buning natijasida har bir tsiklda plastik deformatsiya va tez charchash ishdan chiqadi.

Isitgich qattiq o'rnatilmagan bo'lsa-da, gardishli mahkamlagichga qistirma bilan mahkamlanadi. Gardish g'ilofning kengayishi bilan qistirma orqali biroz sirg'alib ketishiga imkon beradi. Qopqoqdagi ishqalanish kuchi (to'liq qism moduli emas) kengayishga qarshilik ko'rsatadi va eksenel kuchlanishni 5-10 dan 15-30 MPa gacha kamaytiradi. Sovuq pinli birikmadagi kuchlanish 50 MPa dan kam, bu 1,0 mm va 1,8 mm devorlar uchun elastik chegarada. Flanesli o'rnatish, asosan, sovuq pinli birikmadan termal kengayishni ajratadi.

Termal ishlashga ta'siri: issiqlik yo'qotilishi va qistirmaning shikastlanishi
O'rnatish usuli sovuq pinda issiqlik uzatilishiga ham ta'sir qiladi. Tishli nipelda metall{1}}metall bilan{2}} aloqa qilish qobiqdan tank devorigacha yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlaydi, sovuq pin birikmasini sovutadi va elektr muhrini saqlaydi. Ammo bu sovutish issiqlik yo'qotilishini ham anglatadi, bu tizim samaradorligini 2-5% ga kamaytiradi. Flanesli o'rnatishda qistirma (PTFE yoki umuman siqilgan tola) izolyator bo'lib, issiqlik yo'qotilishini 1% dan kamroq kamaytiradi, lekin sovuq pinli birikmaning issiqroq ishlashiga imkon beradi. 180 graduslik haroratda ishlash uchun gardishli o'rnatishdagi sovuq pin 120-140 daraja bo'lishi mumkin, bu esa yuqori haroratli qo'rg'oshin simlari va silikon yoki shisha tolali izolyatsiyani talab qiladi. Devor qalinligi bu issiqlik farqlariga ko'p ta'sir qilmaydi.

O'rnatish usulini qanday tanlash mumkin: savdoning sintezi-off
O'rnatish turi Devor qalinligi Sovuq pindagi eng yuqori kuchlanish (20 gradusdan 180 darajagacha bo'lgan davr) Tavsiya etilgan qo'llanilishi Issiqlik yo'qolishi Charchoq muddati (ishlamay qolish davri)
Tishli nipel 1,0 mm 360 MPa (lokallashtirilgan) 5 000 – 10 000 sikl 3 – 5% Past{8}}tsikl ilovalari (< 5,000 cycles) with thin wall.
Tishli nipel 1,8 mm 460 MPa (lokallashtirilgan) 1 000 – 2 000 sikl 3 – 5% Tavsiya etilmaydi - har bir siklda plastik deformatsiya
PTFE Flanjli GasketAny (1,0-1,8 mm) < 50 MPa > 100 000 sikl < 1% Yuqori sikl yoki yuqori haroratli ilovalar uchun afzallik beriladi.
Flanged with metal gasket (spiralwound)Any < 80 MPa > 50,000 cycles1 - 2% High temperature (>200 daraja ) bu erda PTFE parchalanadi.
Muhandislik kengaytirish halqalari va tog'dan tashqarida moslashuvchan ulanishlar
Agar dastur tishli o'rnatishni (ya'ni, mavjud muftalarni qayta jihozlashni) talab qilsa, isitgich trubkasi issiqlik kengayishini mexanik ravishda yutish va devor qalinligidan qat'iy nazar sovuq pindagi stressni kamaytirish uchun isitiladigan qism va sovuq pin birlashmasi o'rtasida kengaytirish halqasini (180 daraja egilish) o'z ichiga oladi. 50 mm radiusli 90 graduslik egri uzatiladigan eksenel yukni 70% ga kamaytiradi. Shu bilan bir qatorda, sovuq pinni termal kengayish kuchlaridan izolyatsiya qilish uchun isitgich va elektr muhofazasi o'rtasida moslashuvchan metall shlang aloqasi ishlatiladi.

Xulosa: Flanjli o'rnatish yuqori termal aylanish xizmati uchun afzaldir
We demonstrate that a flanged mount with a compliant gasket reduces the tension at the cold pin junction of a titanium encased heater with thermal cycling from 20$^\circ$C to 180$^\circ$C as compared to a threaded nipple. The rigid restriction in the threaded mount induces an axial compressive stress of 144 MPa, which combined with stress concentration factors of 2.5-3.2 leads to localized yielding at the cold pin for thick walls (>=1.5 mm). Tishli 1,8 mm devorlarning charchoq muddati faqat 1000-2000 tsiklga ega. Flanesli o'rnatishli g'ilof qistirma orqali siljiydi va devor qalinligidan qat'i nazar, maksimal kuchlanish 50 MPa dan past bo'lib qoladi, natijada > 100 000 tsikl. Tishli o'rnatish muqarrar bo'lsa, yupqa devor (1,0 mm dan kam yoki unga teng) va kengaytirish halqasidan foydalaning. Issiqlik aylanishida yuqori chidamlilik talab qilinadigan yangi o'rnatishlar uchun PTFE qistirmali gardishli o'rnatish tanlangan. Devor qalinligi korroziya va bosim talablari asosida o'rnatiladi, lekin montaj natijasida yuzaga keladigan stress emas.