Qalinligi 2,5 mm bo'lgan titaniumli isitgich devorida 95 darajadan 20 darajagacha bo'lgan suvni o'chirish paytida hosil bo'lgan miqdoriy termal stress (MPa) nima?

95 darajadan 20 gradusgacha bo'lgan suvni so'ndirgandan so'ng qalin{0}}devorli titaniumli isitgichning (2,5 mm) termal zarba shikastlanishidan xavotirda bo'lgan texnologik muhandis tez sovutilgan quvur uchun termal kuchlanish tenglamasidan devorda hosil bo'lgan miqdoriy termal kuchlanishni aniqlay oladi. Maksimal termal kuchlanish (s th ) ichki yuzada (tashqaridan tez sovishini nazarda tutgan holda) yuzaga keladi va quyidagicha ifodalanadi: s th=E × × T D 1 - vf( ) Bu erda E elastik modul (110 GPa), issiqlik kengayish koeffitsienti (8,6 × {{7}), D / daraja (temperaturaning o'zgarishi) n - Puasson nisbati (0,34) va f( ) biot soniga (sovutish tezligi) bog'liq bo'lgan geometriya omilidir. Qalin devorli quvur (t=2.5 mm, OD=25 mm) suvda so'ndiriladi (h=1,000-5,000 Vt/m²K, Biot soni > 10) f( ) ≈ 1,0 (to'liq termal zarba). Hisoblangan termal stress s_th=(110 × 10 9 × 8,6 × 10 6 × 75) / (1 - 0,34)=(110e9 × 6,45e-4) / 0.66=(71 ×}}) 10 6. Bu kuchlanish oquvchanlikning 39 foizini (275 MPa) va maksimal tortishish kuchining (345 MPa) 54 foizini tashkil qiladi. Termik charchoqning yorilishi, oqish kuchidan past bo'lgan kuchlanishlarda takroriy termal zarbalar (100-1000 tsikl) tufayli yuzaga kelishi mumkin.

Söndürme paytida termal zo'riqishlarning hosil bo'lish mexanizmi
Agar titanning issiq trubkasi sovuq suvga botirilsa, tashqi yuza tez soviydi va siqiladi. Issiq bo'lib qolgan ichki yuza bu qisqarishga qarshi bo'lib, tashqi yuzani taranglikda va ichki yuzani siqishni (tashqi tomondan sovutilgan quvur uchun) qo'yadi. Yuqori issiqlik uzatish koeffitsientlari uchun (h > 5000 Vt / m²K) devor qalinligi bo'ylab harorat farqi 2,5 mm devor uchun dastlabki bir necha soniya davomida 30-50 daraja bo'lishi mumkin. Termal stress devor bo'ylab bir lahzali harorat farqi bilan bog'liq va u taxminan 0,3-0,5 $\\times$$\\Delta T_{jami}$ ga teng. Hisoblangan 108 MPa - söndürme paytida maksimal kuchlanish. Agar oqish quvvati oshib ketgan bo'lsa, plastik deformatsiya sodir bo'ladi va sovutishdan keyin qoldiq tortishish kuchlanishlari mavjud bo'lib, kuchlanish korroziyasining yorilishiga moyillikni oshiradi.

Devor qalinligi va söndürme zo'ravonligi funktsiyasi sifatida termal stress miqdorini aniqlash
Devor qalinligi t (mm) Söndürme o'rtacha issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti h (Vt/m 2 K) Devor bo'ylab Maks DT (daraja) Issiqlik kuchlanishi (MPa) Hosildorlik % (275 MPa)Plastik deformatsiya xavfi
1,5 Gazsiz suv (engil) 500 15 22 8%Yo‘q 1,5 Ajitlangan suv 2,000 30 43 16% Yo‘q
1,5 Söndürme (sovuq suv) 5,000 45 65 24% Yo'q
2,0 Söndürme (sovuq suv) 5,000 55 79 29% Yo‘q 2,5 O‘chirish (sovuq suv) 5,000 65 108 39% Yo‘q (elastik)
3,0 Söndürme (sovuq suv) 5,000 75 125 45% Yo‘q (elastik)
2,5 Muzli suv (0 daraja , DT=95 daraja) 10,000 85 140 51% Hosilga yaqin
3.0 Muzli suv (0 daraja ) 10000 100 165 60%Plastik deformatsiya boʻlishi mumkin
Termal zarbani boshqarish boʻyicha stsenariy-asoslangan qoʻllanma
Ishlash holati va o'chirish turi Devor qalinligi (mm) Issiqlik kuchlanishi (MPa) Yorilish xavfi Tavsiya etilgan harakat:
Oddiy o'chirish, havo sovutish (sekin) 1,5-3,0 < 10 Hech narsa Muammo yo'q
Oddiy oʻchirish, suv bilan yuvish (iliq) 1.5-2.0 20-40 Qabul qilinmaydi
Favqulodda söndürme (sovuq suv, bir-marta) 2.5 108 Past (bir{2}}marta) Qabul qilinadi. Tadbirdan keyingi tekshiruv.
Favqulodda o'chirish (muzli suv, bitta hodisa) 2.5 140 O'rtacha (mahalliy natija berishi mumkin) Tekshirish uchun isitgichni olib tashlang Warp tekshiruvi.
2.5 108 Moderate (fatigue) Increase quench temperature (warm water) Repeated thermal cycles (>100) suvni o'chirish bilan Sovutish tezligi kamayadi.
Tez-tez (kundalik) so'ndirish Har qanday > 2,0 > 100 Yuqori (charchoq yorilishi) Söndürme o'rniga rampa sovutish (boshqariladigan tezlik) dan foydalaning.
Quench from high temperature (>150 daraja ) 2,5 > 200 Og'ir Tavsiya etilmaydi. Sekin sovutish yoki boshqa moddadan foydalaning.
Söndürme{0}}bo'lgan termal stressni muhandislik bilan yumshatish
Qalin devorli{0}}titanli isitgichlarda termal söndürme muqarrar, ammo termal stressni kamaytirishga yordam beradigan uchta yumshatish usuli mavjud. Birinchi yumshatish - bu iliq suvdan foydalanish (40-50 va . 20 daraja). DT ni 75 darajadan 45 darajaga kamaytirish termal stressni 108 MPa dan 65 MPa ga (40% pasayish) kamaytiradi, stress esa hosildan ancha past bo'ladi. Ikkinchi yumshatuvchi chora - o'chirish vaqtini oshirish uchun aralashtirma suv o'rniga gazsiz suvdan foydalanish (5000 o'rniga h=500 Vt/m2K). Kamaytirilgan issiqlik uzatish koeffitsienti devor orqali harorat gradyanini pasaytiradi, 2,5 mm devor uchun 22 MPa cho'qqi kuchlanishini kamaytiradi. Uchinchi yumshatish suvni o'chirishdan oldin isitgichni havoda oldindan sovutishdir. Havoda 95 darajadan 60 gradusgacha (10 minut) sovutish, so'ngra so'ndirish DTni 75 darajadan 40 darajagacha kamaytiradi va shuning uchun termal stressni kamaytiradi.

Conclusion: 2.5 mm Titanium Wall Sees 108 MPa Thermal Stress During 95 C ->20 C Söndürme
2,5 mm qalinlikdagi 2-darajali titaniumli isitgich devori issiqlik uzatish koeffitsienti 5000 Vt/m2K bo'lgan 95 gradusdan 20 gradusgacha bo'lgan suvni so'ndirish vaqtida taxminan 108 MPa miqdoriy termal stressni boshdan kechiradi. Bu kuchlanish materialning oqish kuchining 39% (275 MPa) va maksimal tortishish kuchining (345 MPa) 54% ni tashkil qiladi. Kuchlanish hali ham elastik diapazonda bo'ladi, shuning uchun bitta söndürme plastik deformatsiyani yoki tez nosozlikni keltirib chiqarmaydi. Qayta-qayta issiqlik bilan o'chirish (100-1000 sikl) issiqlik charchoq yorilishiga olib kelishi mumkin, ayniqsa payvand choklari, tirnalgan yoki boshqa stress konsentratorlari. Isitgichning ishlash muddatini yaxshilash uchun iliq suvni (40-50 daraja), gazsiz suvda o'rtacha sovutish va sovutishdan oldin havoni oldindan sovutish tavsiya etiladi. Tez-tez söndürme zarur bo'lganda, devor qalinligini 1,5-2,0 mm ga tushirish termal stressni 65-79 MPa ga kamaytiradi, bu xavfsiz elastiklik chegarasida.