Ichki bug 'chiqishining oldini olish uchun PFA isitgichi uchun xavfsiz maksimal quvvat gradienti (sekundiga Vt/sm²) nima?

PFA isitgichining sovuq holatdan tez quvvatlanishi atrof-muhitdagi PFA qobig'iga nisbatan metall yadroning sezilarli darajada isishiga olib keladi. Agar PFA{1}}metall kontaktida namlik qoldiq bo'lsa (odatda ishlab chiqarish yoki so'rilgan namlikdan 5-50 mg), namlik diffuziyaga ruxsat berish uchun PFA etarlicha qizdirilgunga qadar bug'ga qiziydi. Yuqori bug 'bosimi (10-100 bar) mahalliy ravishda PFAni yadrodan ko'taradi va blister hosil qiladi. Ishlab chiqilgandan so'ng, bug' bilan to'ldirilgan blister-issiqlik izolyatori vazifasini bajaradi va bu hududning qizib ketishiga va blisterning kengayishiga olib keladi. Blister shakllanishini nazorat qilishning muhim parametri barqaror holatdagi vatt zichligi emas, balki quvvat gradienti: vatt zichligi qanchalik tez o'sishi (Vt / sm2 / sek). Qo'shimcha namlikdan himoyalanmagan odatiy PFA isitgichi uchun xavfsiz maksimal quvvat gradienti soniyasiga 0,5 dan 1,0 Vt/sm2 gacha. Barqaror vatt zichligi PFA ning uzluksiz-ko‘rsatkichidan ancha past bo‘lganda ham, sekundiga 2–3 Vt/sm² dan ortiq vatt zichligi 10–50 ishga tushirish siklida kuyishni keltirib chiqaradi.

Bug'ning pufaklash mexanizmi va haroratning oshishi
Har qanday isitgichning PFA{0}}metall interfeysi uchta manbadan qoldiq namlikni o'z ichiga oladi: (1) saqlash vaqtida nam havodan so'rilgan suv (PFA suv bug'ini o'tkazuvchan), (2) sovutish-vaqtlarida kondensatsiya va (3) ishlab chiqarish qoldiqlari. "Quruq" isitgich odatda 1 m uzunlikdagi interfeys bo'ylab 5-20 mg suvni o'z ichiga oladi. Sovuq ishga tushirishda va to'liq quvvatda metall yadro harorati dT/dt=(P×ķ)/(m×c_p) bilan berilgan tezlik bilan ko'tariladi, bu erda P - quvvat (Vt), ķ - samaradorlik (≈0,95), m - yadro massasi (6 kVt quvvatli isitgich uchun ≈2–4 kg) va J/kg·K). 3 kilogramm yadroli dT/dt=(6000 x 0,95) / (3 x 450)=5,700 / 1,350=4.2 daraja/sek.li 6 kVt quvvatli isitgich uchun. Yadro (100-20)/4.2=19 soniyada 100C ni tashkil qiladi. Sovuq suyuqlik bilan aloqa qilganda PFA ning tashqi yuzasi sekinroq qiziydi. PFA ning ichki yuzasi (yadro yonida) t=19 soniyada taxminan 100 gradusni tashkil qiladi, ammo tashqi yuzasi faqat 30-40 daraja bo'lishi mumkin. Butun devor bo'ylab t=19 soniyada harorat 60-70 daraja.

Kontaktdagi suv 100 daraja qaynayapti. Fazaning suyuqlikdan bug'ga tez o'zgarishi hajmning 1600 marta oshishiga olib keladi. Interfeys bo'shlig'i (0,1-1,0 mkm) bu kengayish uchun juda kichik va bosim 10-100 bargacha ko'tariladi. lokal ravishda PFA hosil bo'ladi va blister hosil bo'ladi - odatda diametri 2-10 mm bo'lgan delaminatsiyalangan bo'linma. Blister issiqlik o'tkazuvchanligi ~0,02 Vt/m·K (PFA dan 10 marta past) bo'lgan bug' bilan to'ldiriladi. Blister maydoni 20-50 daraja mahalliy harorat ko'tarilishi bilan issiq patchdir. Har safar bu sodir bo'lganda, blister kattalashadi va atrofdagi namlikni tortib oladi. Blister 10-100 tsiklda yorilib, metall yadroni texnologik suyuqlikka ta'sir qilishi mumkin, buning natijasida tuproqning keskin shikastlanishi mumkin.

Isitgich holati bo'yicha quvvat gradientlarining chegaralari
Isitgichdagi namlik Namlik holati interfeysi (mg/m uzunlik)Maksimal dq/dt (Vt/sm2.s) xavfsiz Maks barqaror-holat q (Vt/sm2) To‘liq quvvat olish vaqti (4 Vt/sm2 isitgich uchun) Tavsiya etilgan ishga tushirishni boshqarish
Vakuumda quritilgan yoki azot bilan tozalangan 1 mg 5-100,4 dan 0,8 sek. 5 gacha Yaxshi boshlanish
Zavoddan yangi (quruq saqlash)5-10 mg 1.5-2.5 3-4 1.6-2.7 sekYumshoq boshlash (rampa 3-5 sek.)
Standart nam iqlimda qo'llaniladi10–25 mg 1,0–1.5 3–4 2.7–4,0 soniyaRampani boshqarish (5–10 soniya)
Aged (>2 yil nam xizmat) 25-50 mg 0.5-1.0 2-3 4-8 sek Sekin tezlik (10-20 sek)
Wet (poor storage, condensation inside) >50 mg 0,2–0.4 1–2 10–20 soniya foydalanishdan oldin quritish juda sekin boshlanadi
Oldingi qabariqlari bo'lgan isitgich (ko'rilgan yoki namlangan) O'zgaruvchan N/AN/AN/A Isitgichni almashtiring; tiklanishi mumkin emas
Sohada tekshirish va amaliy hisoblash
Mavjud o'rnatishning quvvat gradientini aniqlash uchun: Isitgichni quvvatlantirishdan (kontroller chiqishida) isitish moslamasi barqaror quvvatga yetguncha vaqtni o'lchang. Oddiy yoqish/o‘chirish bilan boshqariladigan rezistiv isitgich uchun to‘liq quvvat darhol ta’minlanadi-gradient birinchi millisekundda deyarli cheksizdir. Bu xavfli. gradient=(yakuniy quvvat zichligi)/(rampa davomiyligi) yumshoq start rampasi bilan fazali-burchak SCR boshqaruvi uchun. Misol: 0,1 m2 sirt maydoni (qfinal=6 Vt/sm2) va 10 soniyalik rampa davriga ega 6 kVt quvvatli isitgich soniyasiga dq/dt=6 / 10=0.6 Vt/sm2 - xavfsiz ishlab chiqaradi. dq/dt=3 Vt/sm²/sekund, ramp vaqti 2 soniya - ko‘pchilik isitgichlar uchun xavfli.

Field verification of presence of blisters (1) Insulation resistance measurement (megohmmeter, 500 V DC) before start-up (cold) and just after steady state temperature is reached. The decrease in resistance from >Issiqlikda 1000 MŌ dan 100{9}}500 MŌ gacha namlik ko'chishi va qabariq paydo bo'lishini anglatadi. (2) Barmoqlaringizni PFA yuzasi bo'ylab isitgichni o'chiring va sovutib oling. Pufakchalar mayda bo'laklar shaklida seziladi (diametri 1-5 mm, biroz balandroq). (3) Infraqizil kamera ishga tushirilganda 30-60 soniya ichida quvvat qo'llanilgandan so'ng 30-60 soniya ichida mahalliy issiq nuqtalar (atrofdagi qobiqdan 5-20C yuqori) sifatida qabariqli hududlarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Agar qabariq topilsa, isitgichni almashtirish kerak.

Profilaktika uchun nazorat strategiyasi
Bug 'chiqishining oldini olishning eng yaxshi yo'li yumshoq-start yoki quvvat rampasidan foydalanishdir. An'anaviy isitgichlar uchun 10-30 soniya davomida quvvatni 0% dan 100% gacha bosqichma-bosqich oshiruvchi dasturlashtiriladigan rampa dq/dt ni 0,2-0,7 Vt/sm^2/sek gacha cheklaydi. Rampa vaqtini isitgichning massasiga va kutilgan namlik holatiga qarab aniqlash kerak. Konservativ boshlang'ich nuqtasi: rampa vaqti (s) barqaror holatdagi vatt zichligiga (Vt / sm ^ 2) teng. 4 Vt/sm2 isitish uchun rampa 4-8 soniya. Namligi yuqori bo'lgan isitgich uchun (nam maydonda uzoq vaqt ishlamay qolish) 15-30 soniyadan foydalaning. Yumshoq{21}}startni asosiy vaqtni kechiktirish-va qattiq{26}}rele (arzon, 50-150 dollar) yoki rampa imkoniyatlariga ega dasturlashtiriladigan PID kontrolleri (Watlow, Omron, Eurotherm va boshqalar) yordamida amalga oshirish mumkin. Rampa har bir ishga tushirish uchun ishlatilishi kerak, faqat elektr uzilishlaridan keyin emas. Ko'p (kuniga ko'p marta) aylanadigan isitgichlar uchun qisqa rampa (5-10 soniya) kifoya qiladi, chunki tsikllar orasida namlik ko'p to'planish imkoniyatiga ega emas.

Isitgichning yangi spetsifikatsiyalari uchun muhandislar namlikni tozalash protsedurasini talab qilishlari kerak, bunda isitgich etkazib berishdan oldin interfeys namligini olib tashlash uchun 24 soat davomida vakuum yoki quruq azot oqimi ostida 120 darajaga qadar isitiladi. Ishlab chiqaruvchi qoldiq namlikni < 1 mg kafolatlaydi. Bunday isitgichlar dq/dt ga 5 Vt/sm2/sek gacha bardosh bera oladi. Narxlardagi farq minimal (10-20% premium) Yumshoq ishga tushirish mavjud boʻlmagan muhim ilovalar uchun “azot toʻldiruvchi quruq isitgich”ni tanlang va sertifikat talab qiling.

Xulosa: Standart isitgichlar dq/dt ni 1W/sm2/sek dan kam yoki unga teng chegaralaydi
An'anaviy PFA isitgichi uchun ichki bug' hosil bo'lishining oldini olish uchun xavfsiz maksimal quvvat gradienti 0,5-1,0 Vt/sm^2/sek, 4 Vt/sm^2 isitgich uchun to'liq quvvatga 4-10 sek tezlikka teng. Yuqori gradientlar PFA{21}}metall kontaktida qolgan namlikni qizdirib, bug‘ pufakchalarini hosil qiladi, ular har bir termal sikl bilan kengayadi va nihoyat yorilib, tuproq buzilishiga olib keladi. Yumshoq ishga tushirish kontrollerlari yoki dasturlashtiriladigan rampa funksiyalari-yordamida oldini olish oddiy va arzon. Namlik darajasi past bo'lgan isitgichlar uchun xavfsiz gradyanlar 5-10 Vt / sm2 / sek gacha ko'tariladi (vakuumda quritish orqali 1 mg). Agar bunday hujjatlar mavjud bo'lmasa, 10–25 mg namlikni qabul qiling va quvvati 4 Vt/sm gacha bo'lgan isitgichlar uchun kamida 5 soniyadan foydalaning 2 . Isitgichni almashtirish xarajatlari va qabariq bilan bog'liq nosozlik tufayli jarayonning to'xtab qolishi bilan solishtirganda kichik vaqt jarimasi ahamiyatsiz. Muhandislar isitgichni sotib olish spetsifikatsiyasida maksimal dq / dt yoki minimal rampa vaqtini belgilashlari kerak. Isitgichni ishga tushirish vaqtida pufakchalar paydo bo'lishi material bilan bog'liq emas - u namlik holatiga nisbatan haddan tashqari quvvat gradientining qurboni bo'ladi. Gradientni boshqaring, pufakchalarni boshqaring.