Ki jan rezistans tèmik yon materyèl entèfas ki baze sou grès- chanje ak tan ak tanperati?

Grès tèmik ant yon aparèy chofaj katouch ak twou li chita nan yon platin pou laprès se yon ewo nan premye jou. Li ranpli ti espas lè yo, fòme yon pon pafè rezistans ba pou chalè a. Men, grès sa a se yon melanj delika nan yon lwil oliv silikon oswa idrokarbone ak yon poud seramik ki kondwi chalè. Li se yon solid metastab, pèmanan. Plis pase dè milye èdtan yo ak sikilasyon chalè konstan nan lavi plak la, lwil la ka evapore tou dousman, dwe fòse soti nan presyon an blocage oswa oksidasyon ak di. Pon pafè a vin tounen yon baryè pouri, izolasyon.

Grès tèmik: yon mekanis aje pou atann
Mekanis aje nan grès ki baze sou materyèl koòdone tèmik (TIMs) se byen li te ye ak previzib. Ogmantasyon nan rezistans tèmik ak tan ak tanperati se akòz twa pwosesis prensipal, evaporasyon lwil oliv, ponp mekanik -soti ak redi oksidatif.

Evaporasyon lwil oliv
Presyon vapè lwil baz la (silikon oswa idrokarbone) limite. Nan tanperati nòmal fonksyònman plak la nan 150 a 250 degre, lwil la pral evapore tou dousman. Faz lwil la pèdi, kite yon poud seramik konprese sèk ki pa kapab konfòme yo ak mikwo-echèl brutality aparèy chofaj la oswa sifas twou. Sa ki te ansyen yon keratin fleksib, ki ranpli-yo vin tounen yon kabann poud ki lach oswa sintered ak move kontak tèmik. Rezistans chalè kontak la ka ogmante pa yon faktè de oswa twa sou lavi sèvis plak la. Sa mennen nan transfè chalè mwens efikas ak pi wo tanperati opere pou aparèy chofaj la.

Diferansyal ekspansyon tèmik ponp mekanik -soti
Nan yon enstalasyon aparèy chofaj katouch, lè chofe, aparèy chofaj la ak twou metal ki antoure a elaji nan pousantaj opoze. Koyefisyan ekspansyon tèmik metal la (asye, aliminyòm, elatriye) diferan de sa ki nan djenn aparèy chofaj la (anjeneral Nerjaveèi oswa Incoloy). Mouvman relatif ant aparèy chofaj ak twou nan chak sik chalè -se tankou yon ti aksyon ponpe. Gradyèlman grès soti nan koòdone a-yon fenomèn ke yo rekonèt kòm ponp-soti. Grès ki evakye a pa re-anre apre sistèm nan refwadi. Volim grès orijinal la vide soti nan koòdone a pandan plizyè milye sik chalè ak espas lè yo re-parèt.

Oksidasyon vin di
Idrokarbone oswa lwil oliv silikon pral oksidasyon nan tanperati ki wo lè ekspoze a oksijèn, (menm ti kantite kwense nan twou a). Oksidasyon chanje lwil la ap koule tankou dlo nan yon solid kolan, gluan oswa frajil. Sa a rezidi fè tèt di toujou gen konduktiviti chalè ki ba anpil epi li pa ka koule pou ranpli vid yo. Sa a ajoute yon lòt kouch izolasyon." To oksidasyon an se yon fonksyon eksponansyèl nan tanperati dapre ekwasyon Arrhenius la. Avèk chak ogmantasyon 10 degre nan tanperati operasyon to a deteryorasyon ka double oswa triple.

Sentòm yo: Degradasyon Pèfòmans Zòn Chofaj
Grès TIM rezistans tèmik degradasyon plak la pran fòm lan nan yon degradasyon ralanti, souvan inapèsi nan yon zòn chofaj. Sentòm sa a se pa yon echèk brid sou kou, men yon pèt pwogresif nan kapasite pou reyalize tanperati setpoint oswa kenbe inifòmite nan tout platin la. Capteur tanperati entèn aparèy chofaj la (thermocouple oswa RTD) ka toujou ap li bon tanperati a, men tanperati sifas plak la dèyè akòz deteryorasyon pon tèmik la.

Aparèy chofaj la gen pou opere nan pi wo tanperati pou enjekte menm flux chalè nan kontak domaje a. Tanperati entèn ki pi wo sa a ankouraje moun ki aje aparèy chofaj tèt li (oksidasyon fil chofaj la, frajil izolasyon), ki mennen ale nan boule twò bonè. Se konsa, lwil la degradasyon vin tounen yon kwonik, vòlè invizib nan pèfòmans platin ak lavi aparèy chofaj.

Quantifying degradasyon an: konbyen vit rezistans tèmik la ap grandi?
Kwasans rezistans chalè a pa lineyè. Li obeyi yon koub tipik:

Etap bonè (0-500 èdtan): Pa gen anpil chanjman. Grès la se nouvo ak faz lwil la se entak.

Mid-lavi (500–2000 èdtan): evaporasyon ak ponp-soti kòmanse. Rezistans tèmik kòmanse ogmante, anjeneral pa 20-50% nan valè orijinal la.

Late life (>2000 èdtan): bès akselere Grès la vin sèk nèt, epi gen jis poud oswa rezidi ki fè tèt di toujou. Rezistans tèmik ka ogmante pa 100-200% oswa plis.

Distribisyon egzak la depann anpil nan tanperati a. Yon bon jan kalite grès silikone ka dire 5000 a 10,000 èdtan nan 150ºC. Menm grès la nan 250 degre ka febli nan mwens 1000 èdtan. Pousantaj degradasyon an gen yon depandans eksponansyèl sou tanperati, se konsa ke yon ogmantasyon de 10-15 degre mwatye lavi itil prevwa nan kontak grès la.

Solisyon pratik: fè fas ak degradasyon
Gen de teknik pou fè fas ak degradasyon TIM ki baze sou grès-.

Antretyen prevantif ak re-grese
Enstalasyon ki deja egziste lè l sèvi avèk grès kòm koòdone a bezwen yon pwogram antretyen aktif. Plan an ta dwe genyen:

Odit Pèfòmans tèmik peryodik. Nan yon opinyon pouvwa espesifye mezire diferans lan tanperati ant Capteur aparèy chofaj ak sifas platin. Nenpòt ogmantasyon nan delta sa a se yon ogmantasyon nan rezistans chalè.

• Frekans re-gresaj ki planifye: Planifye pou re-gresaj oswa ranplasman aparèy chofaj chak 1-3 ane depann de tanperati fonksyònman an. Se twou a netwaye nan grès la fin vye granmoun ak yon nouvo kantite mezire nan tanperati ki wo, grès senyen ki ba yo ajoute.

Grès prim Se pa tout grès tèmik ki egal. Ou ka ogmante entèval sèvis la dramatikman lè w espesifye yon tanperati ki wo ki estab grès, pou egzanp grès ki pwodui ak lwil sentetik ak volatilité ki ba.

Altènatif pèmanan: Graphite Foil
Pou sitiyasyon sa yo kote-fiabilite alontèm enpòtan epi aksè pou antretyen limite, yo rekòmande yon koòdone papye grafit. Foil grafit se yon fèy fleksib ki fèt ak konprese grafit elaji. Li pa gen okenn faz lwil oliv kidonk li pa ka evapore oswa ponpe oswa oksidasyon nan menm fason an. Foil grafit kapab kenbe konduktiviti tèmik li yo (anjeneral 5-10 W/m·K, byen lwen pi wo pase grès) endefiniman nan tanperati ki wo ak monte bisiklèt tèmik. Sèl dezavantaj modès la se ke li se yon ti kras mwens konfòm pase grès fre pou sifas reyèlman difisil. Sepandan, papye grafit se yon pon tèmik pèmanan, antretyen -gratis pou pifò twou aparèy chofaj katouch ak fini machin estanda (Ra 3.2 mikron oswa plis).

Konklizyon: Yon trètr, vòlè kwonik nan pèfòmans platin
Yon vòlè kwonik kache nan pèfòmans plak se ralanti lanmò prevwa nan yon grès tèmik. Li se yon pwoblèm ki pa rive ak yon bang men pito ak yon ralanti deteryorasyon sibtil nan efikasite chofaj ak omojèn. Si yo pa tcheke, grès la pouri lakòz aparèy chofaj yo kouri pi cho epi echwe pi bonè. Pon tèmik ki pi enpòtan nan yon plat se souvan youn nan ki an silans tonbe apa, kouch pa kouch, kòm lwil la vaporize ak grès la seche. Mòd echèk sa a konplètman elimine lè w chwazi yon koòdone papye grafit pou nouvo enstalasyon yo. Pou sistèm grès ki egziste deja, sèl fason pou asire pèfòmans tèmik konstan, alontèm-se kreye yon orè antretyen pwoaktif ak re-grese peryodik oswa ranplasman aparèy chofaj. Premye etap la nan konstriksyon yon sistèm plak chofe ki trè serye se konprann degradasyon an te espere nan TIM grès yo.