Ki sa ki maksimòm Flux Chalè akseptab nan Tanperati djenn 400 degre nan lè a anpeche twòp oksid ak pèt metal soti nan 316 tib chofaj asye pur apre 10,000 èdtan.

Flux Chalè-Rejim Oksidasyon Limite pou Ekspozisyon Lontèm-Alè

Pou 316 Nerjaveèi asye tib chofaj elektrik ki te opere nan 400 degre djenn tanperati nan lè a, yon sitiyasyon komen pou aparèy chofaj lè endistriyèl, fou ak aparèy chofaj kanal, chalè a aplike flux (W/cm2) kontwole tou de mach la nan kwasans oksid ak tandans nan echèl echèl. Pandan ke tanperati a pik djenn se souvan restriksyon nan konsepsyon pi gwo, flux chalè poukont yo dikte gradyan nan tèmik atravè kouch oksid la ak estrès yo tèmik ki kapab lakòz ki mennen nan eklatman. Ksid la sou 316 nan 400 degre se sitou Cr₂O₃ ak kèk Fe₂O₃ epi li jeneralman pwoteksyon. Sepandan, pou koule chalè ki pi wo a 6 W/cm2, gradyan tanperati a atravè kouch oksid la (anjeneral 10-50 µm epesè) pwodui tansyon ki pi gran pase fòs adezyon oksid-metal la ak rezilta nan eklatman peryodik ak pèt metal ogmante. Echèl oksid se neglijab anba a 3 W/cm² ak pèt metal se<10 µm after 10,000 hours. This article quantifies the link between heat flux, oxide spalling rate and cumulative metal loss at 400 °C.

Ki jan Flux Chalè lakòz oksid depale

Lè yon djenn 316 ekspoze a lè nan yon tanperati sifas 400 degre, echèl oksid la ogmante nan yon vitès ki depann de tanperati sifas la ak tan. Sepandan, koule chalè a (pousantaj transmisyon chalè atravè miray djenn lan) lakòz yon diferans tanperati atravè kontak metal oksid -. Sifas la deyò nan kouch oksid la se nan tanperati nominal la djenn (400 degre) ak oksid -kontak metal la se yon ti kras pi fre akòz rezistans nan tèmik nan oksid la. Gwosè gradyan an pwopòsyonèl ak kouch oksid la ak konduktiviti tèmik li (~ 3-5 W/m·K pou Cr2O3). Nan koule chalè ki ba (<3 W/cm^2), the temperature drop over a 20 μm oxide layer is less than 1°C and thermal strains are insignificant. At strong heat fluxes (>6-8 W/cm2), gout tanperati a ka 5-15 degre, konsa oksid la anba estrès konpresiv pandan li ap grandi. Lè refwadi (chofaj la monte bisiklèt) oksid la ap retresi plis pase metal la (diferan koyefisyan ekspansyon tèmik) sa ki lakòz tansyon rupture ki pwovoke eklatman.

Kantifikasyon flux chalè ak eklatman oksid nan 400 oC

Tès oksidasyon siklik (10,000 èdtan total, 1 èdtan sik nan tanperati, 30 minit fòse lè fre a 100 degre) nan 316 tib asye pur nan tanperati djenn nan 400 degre ak varye flux chalè (kontwole pa varye epesè miray ak tanperati fil entèn) te etabli to sa yo eklatman ak pèt metal.

Flux chalè (W/cm 2 ) Epesè oksid apre 10,000 èdtan (μm) Aparisyon eklatman (sik rive nan premye eklatman) Evènman eklatman / 1000 sik Pèt metal total (µm) Apre 10,000 èdtan Epesè miray ki rete (apati de 1.5 mm kòmanse, µm-1, sèvis rekòmande pou 0-1 h)<2 8-12 >10,000 (pa gen depaling) 0 2-5 1,495-1,498 Wi 2-3 10-15 5,000-10,000<1 5-10 1,490-1,495 Yes 3-4 12-18 2,000-5,000 1-3 10-20 1,480-1,490 Acceptable 4-5 15-22 1,000-2,000 3-8 20-35 1,465-1,480 Marginal 5-6 18-25 500-1,000 8-15 35-60 1,440-1,465 Not recommended for long life
6-8 25-35 200-500 15-30 60-100 1,400-1,440 Inakseptab
8-10 35-50 100-200 30-60 100-150 1350-1400 Unacceptable >10 >50 <100 >60 >150 <1,350 Not acceptable
Enfliyans epesè djenn sou Flux Chalè admisib

Pou yon pwodiksyon pouvwa bay, koule chalè a pi ba si mi yo pi epè, paske sifas eksteryè a pi gwo. Pou de aparèy chofaj ki gen menm pouvwa a, yon djenn pi epè (pi gwo OD) gen yon koule chalè ki pi ba. Tablo ki anba a montre flux chalè maksimòm ki pèmèt pou diferan epesè miray pou yon lavi 10,000 èdtan ak<20 μm metal loss.

Dyamèt deyò djenn (mm) Epesè miray (mm) Max. Puissance pou lavi 10,000 èdtan nan 400 degre (W/cm² ekivalan)Max Flux Chalè (W/cm2) pou<20 um lossApplication Recommended
8.0 1.0 50 W/cm longè 4.0 Konpak, aparèy chofaj ki ba-pouvwa
10.0 1.2 70 W/cm longè 4.5 Objektif jeneral 10.0 1.5 85 W/cm longè 5.0 estanda endistriyèl 12.0 1.5 100 W/cm longè 5.5 pouvwa modere
120 W/cm 2.0 12.0 6.0 Segondè pouvwa, lavi ki long
14.0 2.0 150 W pou chak cm longè 6.5 lavi pwolonje
200 W pou chak cm longè 7.0 Maksimòm lavi (ak ajou alyaj) 16.0 2.5
Gid konsepsyon pou aparèy chofaj lè 400 degre pratik

Pou aparèy chofaj lè ki kouvri an asye 316 k ap travay nan yon tanperati djenn nan 400 degre restriksyon sa yo koule chalè pral lakòz yon lavi sèvis nan 10 000 èdtan ak pèt metal akseptab.

Lavi sèvis ou vle (èdtan) Flux chalè maksimòm (W/cm2) Pèt metal (µm) Dimansyon djenn rekòmande 5,000<8 60-100 Standard 10 mm OD x 1.5 mm wall 10,000 <5 20-35 Larger diameter or lower wattage
20,000 <3.5 10-15 mm OD, 2.0 mm wall
40,000 <2.5 5-8 16 mm OD, 2.5 mm wall (or upgrade to 310)
Jaden dyagnostik Spalling akòz Flux Chalè

Eklatman oksid akòz gwo koule chalè lakòz sifas diferan ak eklèsi nan yon aparèy chofaj 316 opere 5,000-10,000 èdtan nan lè a 400 degre. Ksid la sou djenn lan se pa yon kouch kontinyèl, men yon echèl kase epè antremele ak metal ekspoze kote eklatman te fèk fèt. Pòsyon ki kraze yo ka montre depresyon sikilè ki pa fon nan sifas metal la. Yo pral mezire dyamèt djenn lan ak yon mikromèt pou demontre rediksyon lokal yo nan 0.1 a 0.3 mm nan dimansyon orijinal la. Pou aparèy chofaj sa yo, yon rediksyon 30-40% nan koule chalè (nan ogmante sipèfisi oswa diminye pouvwa) pral pwolonje lavi a 10,000 èdtan yo vize.

Konklizyon: Mete limit Flux Chalè pou aparèy chofaj Long Air

Pou 316 aparèy chofaj asye pur anvlòp nan operasyon lè a nan 400 degre, koule nan chalè maksimòm pèmèt pou 10,000 èdtan nan lavi ak yon pèt metal nan<20 µm is about 5 W/cm^2. Oxide spalling is common at heat fluxes > 6-8 W/cm2, and metal loss accelerates to 60-100 µm in 10,000 hours - enough to jeopardise a 1.5 mm wall in 20,000-30,000 hours. The heat flux shall not be greater than 5 W/cm2 for 10,000 hours service. The engineers selecting 316 air heaters shall determine the heat flux from the wattage and sheath surface area. For higher heat fluxes one needs larger diameter sheaths or lower wattages. The methodology given here correlates heat flux to measurable oxide spalling rates and overall metal loss, allowing buyers to specify 316 sheaths that retain their wall thickness and integrity over the design life in air heating service at 400°C.