Gwyddoniaeth Deunydd Y tu ôl i'r Gwresogydd Cetris Cryogenig
Mae dur di-staen safonol 304 yn gweithio'n rhagorol ar gyfer y mwyafrif o gymwysiadau gwresogi diwydiannol. Ar minws 120 gradd Celsius, fodd bynnag, mae'n dod yn ddeunydd gwahanol yn gyfan gwbl. Mae -hydwyth-i-dymheredd pontio brau deunyddiau cyffredin yn golygu bod cydrannau cryf a hyblyg ar dymheredd ystafell yn dod yn fregus ac yn cracio-pan fydd y tymheredd yn plymio. Mae'r realiti deunyddiau sylfaenol hwn yn esbonio pam mae cymaint o wresogyddion cetris safonol yn methu mewn gwasanaeth cryogenig.
Mae'r detholiad deunydd gwain ar gyfer gwasanaeth oer eithafol yn blaenoriaethu paru ehangu thermol dros ymwrthedd cyrydiad yn unig. Er bod 304 o ddur di-staen yn cynnig ymwrthedd cyrydiad rhagorol ac effeithiolrwydd cost ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau, mae dur gwrthstaen 316L yn darparu ymwrthedd gwell i gloridau a chemegau diwydiannol. Ar gyfer yr amodau mwyaf heriol-elfennau gwresogi sy'n agored i dymheredd cryogenig ac atmosfferau cyrydol-Mae aloion Incoloy 800 neu 840 yn darparu'r gorau o'r ddau fyd: ymwrthedd ocsideiddio ar dymheredd uchel a chaledwch ar dymheredd isel.
Mae Inconel 600 ac aloion cromiwm nicel- arbenigol yn dangos ymwrthedd gwell i sioc thermol wrth feicio rhwng minws 120 gradd a thymheredd gweithredu yn cyrraedd rhai cannoedd o raddau uwchlaw sero. Mae'r aloion cromiwm haearn nicel hyn yn cynnal eu priodweddau mecanyddol ar draws siglenni tymheredd eithafol a fyddai'n cracio deunyddiau llai. Mae cyfernod ehangu thermol yn dod yn ystyriaeth dylunio sylfaenol, gan fod diffyg cyfatebiaeth rhwng gwain gwresogyddion a gwaith metel o amgylch yn cynhyrchu grymoedd gwasgu yn ystod cyfnodau oeri.
Mae'r wifren gwrthiant mewnol yn cyflwyno ei heriau materol ei hun. Mae aloion cromiwm nicel, sy'n safonol ar gyfer gweithgynhyrchu gwresogyddion cetris, yn arddangos nodweddion gwrthiant wedi'u newid ar dymheredd cryogenig. Mae'r gostyngiad mewn gwrthiant-yn nodweddiadol rhwng 10 a 15 y cant yn dibynnu ar gyfansoddiad yr aloi-yn golygu bod mwy o gerrynt yn tynnu a mwy o bŵer yn cynhyrchu ar gyfer foltedd penodol. Mae'r ffenomen hon yn synnu llawer o ddylunwyr systemau sy'n tybio bod ymwrthedd yn parhau'n gyson ar draws ystodau tymheredd. Rhaid i'r cyfrifiad dwysedd gwresogydd cetris gyfrif am yr amrywiad gwrthiant hwn er mwyn osgoi amodau gor-bŵer anfwriadol.
Mae inswleiddio magnesiwm ocsid, sy'n ardderchog ar gyfer ynysu trydanol a dargludiad gwres, yn her wahanol ar dymheredd cryogenig. Mae unrhyw leithder sy'n cael ei amsugno wrth storio neu weithredu yn rhewi ac yn ehangu ar dymheredd is-. Mae crisialau iâ yn tyfu tua 9 y cant mewn cyfaint-digon o bwysau i dorri inswleiddiad cywasgedig neu dynnu'r wain oddi wrth y seliau pen. Mae gweithdrefnau cynhyrchu premiwm yn mynd i'r afael â hyn trwy wactod-lenwi'r magnesiwm ocsid a'i selio â chysylltiadau cerameg i-metel neu gyfansoddion epocsi wedi'u graddio ar gyfer ymwrthedd sioc thermol.
Mae terfynu trydanol yn gofyn am sylw arbennig mewn amgylcheddau cryogenig. Mae cysylltiadau crimp safonol yn crebachu ar gyfraddau gwahanol na gwifrau gwresogyddion, gan greu cyffyrdd ymwrthedd uchel sy'n cynhyrchu gwres lleoledig a pheryglon tanio posibl. Cysylltiadau wedi'u sodro neu bresyddu ag arian, wedi'u selio â chyfansoddion epocsi a luniwyd ar gyfer cylchredau thermol yn hytrach nag epocsiau safonol sy'n dad-fondio pan fyddant wedi'u rhewi, sy'n cynnal cywirdeb dargludedd ar draws y sbectrwm tymheredd.
Mae inswleiddio gwifrau plwm yn cynrychioli pwynt methiant arall. Mae inswleiddiad PVC safonol yn mynd yn frau ac yn cracio ar finws 20 gradd Celsius. Mae gwresogyddion cetris tywydd oer o ansawdd yn nodi inswleiddiad cyfansawdd gwydr ffibr - wedi'i raddio ar gyfer gweithrediad parhaus ar 250 gradd Celsius tra'n parhau'n hyblyg ar minws 60 gradd. Mae'r manylion hyn sy'n ymddangos yn fân yn aml yn pennu a yw tiwb gwresogi trydan un pen yn goroesi ei gaeaf cyntaf mewn gwasanaeth.
Mae'r fanyleb hyd heb ei gynhesu yn aml yn cael ei hanwybyddu mewn cymwysiadau cryogenig. Mae dyluniadau safonol yn cynnwys parthau oer 5 i 10 milimetr ar y pen arweiniol i atal gorboethi terfynell. Mewn amgylcheddau minws 120 gradd, mae ymestyn yr adran hon heb ei gynhesu i 25 i 50 milimetr yn cadw'r tymereddau cysylltiad uwchlaw'r pwynt gwlith, gan atal anwedd mewn caeau trydanol. Mae rhai dyluniadau yn ymgorffori estyniadau gwain ongl gywir neu ffurfweddiadau plygu i lwybrau llwybr i ffwrdd o arwynebau oer tra'n cynnal hygyrchedd.
Mae'r gwresogydd cetris ar gyfer gwasanaeth cryogenig yn cynrychioli system ddeunydd wedi'i gydbwyso'n ofalus. Rhaid i bob cydran berfformio ar draws rhychwant tymheredd uwch na 400 gradd Celsius-o'r socian oer ar minws 120 i'r tymheredd gweithredu rai cannoedd o raddau uwchlaw sero. Mae cyfaddawdu ar unrhyw fanyleb ddeunydd unigol yn gwahodd methiant sy'n rhaeadru drwy'r system gyfan.
