316 isitish moslamasi trubasining ichki diametridagi ruxsat etilgan maksimal cho'qqi pürüzlülüğü (Rz) MgO izolyatsiya qatlami bilan aloqa qarshiligining o'zgarishi natijasida mahalliy qizib ketishning oldini oladi

Issiqlik uzatishning bir xilligida teshik yuzasi to'qimalarining yashirin o'zgaruvchisi

316 zanglamaydigan po'latdan o'ralgan elektr isitish quvurlarining ichki diametri sirt qoplamasi, ya'ni cho'qqi pürüzlülüğü (Rz, sirt cho'qqilarining o'rtacha maksimal balandligi) g'ilof va siqilgan magniy oksidi (MgO) izolyatsiya qatlami o'rtasidagi aloqa qarshiligini nazorat qilish uchun muhim omil hisoblanadi. Yuqori cho'qqilari (Rz > 10-15 mkm) bo'lgan qo'pol ichki yuza uchun MgO kukuni bir xil bo'lmagan holda siqiladi: cho'qqilardagi yuqori kontakt bosimi yuqori mahalliy issiqlik o'tkazuvchanligiga olib keladi, vodiylar esa (pastroq kontakt bosimi yoki havo bo'shliqlari bilan) yuqori issiqlik qarshiligi hududlariga olib keladi. Aylana bo'ylab va eksa bo'ylab issiqlik uzatishning keyingi o'zgarishi qarshilik simining cho'qqilarda (issiqlik olish eng samarali bo'lgan joyda) yoki vodiylarda (issiqlik to'plangan) mahalliy qizib ketishiga olib kelishi mumkin. Rz 20 mikrondan kattaroq bo'lsa, 50-100 daraja C haroratda mahalliy o'zgarishlar paydo bo'lishi mumkin, bu esa simning ishlash muddatini 2-5 barobarga qisqartiradi. Ushbu ishda Rz ichki diametrining korrelyatsiyasi, kontakt qarshiligining bir xilligi va isitgichning ishlash muddati miqdoriy aniqlanadi.

Yuzaki tekstura bilan aloqa qarshiligining o'zgarishi mexanizmi

Siqilgan MgO kukunining issiqlik o'tkazuvchanligi moddiy doimiy emas, lekin MgO va qobiq o'rtasidagi aloqa bosimiga kuchli bog'liq. Qopqoqning ichki yuzasi cho'qqisiga ega bo'lgan joylarda mahalliy aloqa bosimi sezilarli darajada (chayqalish tufayli) va MgO kristallarini metall bilan yaqin aloqada bo'lishga majbur qiladi. Sirt eng kam siqilgan vodiyda issiqlik izolyatorlari vazifasini bajaradigan havo bo'shliqlari (issiqlik o'tkazuvchanligi=0.03 Vt/m·K) qoldiriladi. Havo bo'shlig'idagi haroratning pasayishi shunga o'xshash issiqlik oqimi uchun qattiq siqilgan MgO mintaqasiga qaraganda 50-200 marta kattaroqdir. Muhim parametr cho'qqi pürüzlülüğü Rz (eng past vodiydan eng baland cho'qqigacha bo'lgan balandlik), chunki eng chuqur vodiylar eng yuqori issiqlik qarshiligini hosil qiladi. 10-15 mkm dan yuqori ichki diametrlarning Rz qiymatlari sezilarli issiq nuqtalarga olib keladi.

Ichki diametr Rz va haroratning bir xilligi o'rtasidagi miqdoriy korrelyatsiya

316 ta qobiq (10 mm OD, 1,5 mm devor, NiCr sim) ustidagi termojuft o'lchovlari bilan tasdiqlangan chekli elementlar tahlili turli xil ichki diametrli sirt qoplamalari bilan Rz, harorat o'zgarishi va simning ishlash muddati o'rtasida quyidagi bog'liqliklarni o'rnatdi.

Rz (µm) of inner diameter (peak roughness) Surface texture (Ra equivalent, µm) Range of local contact pressure variation at MgO interface (MPa)Maximum Circumferential Sheath Temperature Variation at 6 W/cm² (°C) Maximum Wire Temperature Variation (°C) Time to Wire Burnout Relative to Rz=5 µm Baseline Recommended for Power Density >5 Vt/sm²<5 (electropolished bore) <0.4 <10 <5 <10 1.0× (baseline) Yes 5-8 (finish drawn) 0.4-0.6 10-20 5-10 10-20 0.9-1.0× Yes 8-10 (as-drawn, good) 0.6-0.8 15-30 8-15 15-30 0.8-0.9× Acceptable 10-12 (as-drawn, average) 0.8-1.0 20-40 12-25 25-45 0.6-0.8× Marginal 12-15 (rough drawn) 1.0-1.2 30-60 20-40 40-70 0.4-0.6× Not recommended 15-20 (very rough) 1.2-1.5 40-80 30-60 60-100 0.2-0.4× Unacceptable >20 (scored or galled) >1.5 >80 >60 >100 <0.2× Unacceptable
Quvvat zichligining Rz sezgirligiga ta'siri

Yuqori Rz ning salbiy ta'siri quvvat zichligi oshishi bilan kuchayadi, chunki termal qarshilikning bir xil o'zgarishi mutlaq haroratning kattaroq ko'tarilishiga olib keladi.

Quvvat zichligi (Vt/sm^2) 10 000 soatlik simning ishlash muddati uchun maksimal ruxsat etilgan Rz (um) 5000 soatlik simning ishlash muddati uchun maksimal ruxsat etilgan Rz (um) Standart xizmat uchun tavsiya etilgan spetsifikatsiya<3 15 20 Rz <12 3-4 12 15 Rz <10 4-5 10 12 Rz <10 5-6 9 11 Rz <8 6-8 7 9 Rz <7 8-10 6 7 Rz <6 (electropolish bore)10 5 6 Rz <5 (electropolish needed)
Yuzaki tugatish: ichki diametrning amaliy tavsifi

316 ta qoplamali isitgichni ko'rsatadigan xaridorlar uchun standart ma'lumotlar varaqlarida ichki diametrning sirt qoplamasi kamdan-kam uchraydi. Yuqori quvvat zichligi yoki xizmat muddati uzaytirilgan ilovalar uchun tavsiya etilgan spetsifikatsiya tili quyidagilardir:

Power Density >5 Vt/sm2 Maqsadli xizmat muddatiRz (mkm) Maksimal ichki diametri Ra (mkm) Maks. ichki diametr Mfg jarayoni talab qilinadigan tekshirish usuli20 000 soat<6 <0.5 Electropolished bore + final draw Surface profilometer on tube ID 10,000-20,000 hours <8 <0.6 Fine drawn (diamond or ceramic die) Sample sectioning + measurement 5,000-10,000 hours <10 <0.8 Standard polished mandrel drawn Manufacturer certification <5,000 hours <15 <1.2 As drawn (suitable for low power)Not applicable
Rz tomonidan qo'zg'atilgan issiq nuqtalarni dalada aniqlash

If the heater burns out in the wire with no outward signs of scale or corrosion and the position of the burnout is not related to any obvious external feature, then inner diameter roughness should be questioned. Destructive examination of the failed heater (i.e. opening the sheath at the region of the burnout) shows a deep valley on the inner surface (visible to the naked eye or under low magnification) corresponding to the position of the burnout. The inner diameter at the failure location measured with a profilometer will show Rz >15-20 mkm. Qo'shni bo'limlar (omon qolgan sim bilan) pastroq Rz ga ega. Bunday nosozliklar uchun chora kelajakda xaridlar uchun pastroq Rz chegarasini o'rnatishdir. Isitgichni ta'mirlash mumkin emas.

Ichki diametrli tugatishning MgO siqilishiga ta'siri

Hatto yaxshi ichki diametrli Rz (<10 µm) uneven MgO compaction can cause comparable hotspots. The amount of swage reduction (often 15 to 20 percent reduction in OD) must be enough to drive the MgO into the valleys. A decrease of <12% leads to undercompacted valleys, so Rz becomes more important. >18% pasayish hatto chuqur oluklar ham MgO bilan to'ldirilganligini ta'minlaydi, ammo qarshilik simiga zarar etkazishi mumkin. Muayyan ichki diametrli tugatish uchun eng yaxshi pasayishni kamaytirish:

Ichki diametr Rz (mkm) Tavsiya etilgan minimal siljishning qisqarishi (%) Tavsiya etilgan maksimal siljishning qisqarishi (%)<6 12 20 6-10 14 20 10-12 16 20 12-15 18 22 >15 Tavsiya etilmaydi N/A
XULOSA: Yuqori quvvatli isitgichlar uchun Rz ichki diametrining ta'rifi

Quvvat zichligi > 5 Vt/sm 2 bo'lgan 316 zanglamaydigan po'latdan qoplamali elektr isitish quvurlari uchun ichki diametrning eng yuqori pürüzlülüğü (Rz) MgO izolyatsion qatlam bilan aloqa qarshiligining muntazamligiga ta'sir qiladi. 10 dan 12 mkm dan yuqori Rz qiymatlari harorat 25 dan 70 darajagacha o'zgarib turadigan mahalliy issiq nuqtalarni keltirib chiqaradi va silliq trubkalarga nisbatan simning ishlash muddatini 40 dan 60% ga qisqartiradi. 316 ta gʻilofni yuqori{13}}quvvat yoki uzoq{14}}ummatli ilovalar uchun buyurtma qilishda muhandislar maksimal ichki diametr Rz mezonini belgilashlari kerak (masalan,<8 µm) and a verification technique (sample profilometry). For the highest power densities (>8 W/cm 2) or longest life requirement (>15000 soat), elektropolislangan teshik (Rz<6 µm) is recommended.