Ystyriaethau Gwactod a Nwyo Allan ar gyfer Gwresogyddion Cetris -196 gradd
Mae siambrau efelychu gofod ac offer ymchwil gwactod uchel yn cyflwyno set unigryw o heriau sy'n mynd ymhell y tu hwnt i ofynion gwresogi cryogenig safonol. Mewn gwactod, ni all gwres symud trwy ddarfudiad-rhaid i'r holl wresogi fod naill ai'n ymbelydrol neu'n ddargludol. Mae'r newid sylfaenol hwn mewn dynameg trosglwyddo gwres yn newid yn llwyr sut mae gwresogydd cetris [gwresogydd cetris] yn perfformio, ac mae'r problemau'n lluosi dim ond pan fydd yr offer hefyd yn gweithredu ar dymheredd nitrogen hylifol.
Mae'r broblem outgassing yn dal llawer o beirianwyr oddi ar eu gwyliadwriaeth. Pan gânt eu gwresogi, gall y deunyddiau a ddefnyddir i adeiladu gwresogyddion cetris safonol ryddhau cemegau anweddol sy'n halogi siambrau gwactod neu'n gadael dyddodion ar arwynebau optegol. Mewn cymwysiadau efelychu gofod, gall hydrogen a charbon monocsid ddod o ddeunydd swmp a halogion wyneb, gan setlo ar arwynebau optegol oer a diraddio eu heffeithiolrwydd. Nid yw hwn yn bryder damcaniaethol-mae'n fodd methiant ymarferol sydd wedi difetha ymgyrchoedd arbrofol di-rif ac wedi gohirio prosiectau awyrofod hanfodol.
Mae dewis deunydd mewn amgylcheddau gwactod yn dilyn rheolau gwahanol na chymwysiadau atmosfferig. Dur gwrthstaen 304, yn berffaith ddigonol ar gyfer gwresogi diwydiannol cyffredinol, outgasses gormod mewn gwactod oni bai ei drin yn benodol. Hyd yn oed gydag electropolishing a phobi gwactod, mae 304 yn parhau i fod yn annigonol ar gyfer gwaith efelychu gofod sensitif. Mae'r microstrwythur sefydlog o 316L gyda chynnwys carbon isel yn perfformio'n well mewn gwactod, a phan fydd gwactod yn cael ei danio i gael gwared ar anweddolion, mae ei gyfraddau cau yn dod yn dderbyniol ar gyfer llawer o gymwysiadau.
Ar gyfer cymwysiadau optegol neu offeryn beirniadol, daw Inconel 600 a 625 yn ddeunyddiau o ddewis. Mae'r aloion cromiwm nicel hyn yn cynnal purdeb rhagorol a graddfeydd ocsid sefydlog sy'n rhyddhau ychydig iawn o nwy. Mae'r gwahaniaeth mewn perfformiad trechu yn syfrdanol-gall Inconel sydd wedi'i baratoi'n iawn gyrraedd 10⁻¹² Torr-litr/sec-cm², tra gall 304 heb ei baratoi'n wael ond gyflawni 10⁻⁸ neu waeth. Dyna wahaniaeth 10,000-plyg sy'n pennu a yw efelychu gofod yn gweithio neu'n methu.
Mae ymddygiad trydanol yn newid yn ddramatig mewn gwactod hefyd. Mae'n bosibl y bydd terfynellau sydd wedi'u hinswleiddio'n ddigonol mewn aer ar draws mewn gwactod, yn enwedig ar dymheredd uchel lle mae nwyon llosg a newidiadau materol yn digwydd. Mae gwresogyddion cetris gwactod arbenigol [gwresogydd cetris] yn defnyddio llwybrau ymgripiad estynedig-pellteroedd hirach ar hyd arwynebau inswleiddio-i atal chwalu. Mae dulliau selio safonol hefyd yn methu mewn amodau gwactod. Ni ellir defnyddio selwyr organig fel silicon neu epocsi oherwydd eu bod yn drech na'r nwyon. Mae selio hermetig â gwydr i -strwythurau metel neu seramig yn dod yn orfodol.
Mae absenoldeb oeri darfudol mewn gwactod yn golygu bod rheolaeth thermol yn gofyn am feddwl gwahanol. Dim ond trwy ddargludiad i arwynebau mowntio neu ymbelydredd i arwynebau amgylchynol y gall gwres ddianc. Mae hyn yn gwneud graddiannau thermol o fewn y gwresogydd yn fwy difrifol, yn enwedig yn ystod y cychwyn cychwynnol o -196 gradd . Gall graddiannau tymheredd o fwy na 800 gradd Celsius y centimedr ffurfio ar draws rhyngwynebau deunydd yn yr eiliadau cyntaf o weithredu. Mewn gwactod, heb unrhyw aer i gymedroli'r graddiannau hyn, mae'r straen sioc thermol yn dwysáu.
Mae gorffeniad wyneb yn chwarae rhan hanfodol mewn perfformiad gwactod. Mae electropolishing yn creu arwyneb llyfn, goddefol gydag ychydig iawn o halogiad wedi'i ddal. Mae caboli mecanyddol yn gadael haen arwyneb sydd wedi'i chaledu â gwaith gyda nodweddion treuliad gwaeth. Mae goddefgarwch cemegol yn sefydlogi'r haen ocsid. Mae'r triniaethau wyneb hyn, ynghyd â dewis deunydd sylfaen, yn pennu a yw gwresogydd yn halogi'r amgylchedd gwactod neu'n cynnal y safonau glendid gofynnol.
Ar gyfer gosodiadau ymchwil gwactod uchel, mae ardystiadau deunydd sy'n dangos cyfraddau mynd allan yn dod yn ddogfennaeth hanfodol. Mae adeileddau allnwyo isel arbenigol yn defnyddio magnesiwm ocsid purdeb uchel, deunyddiau sêl a ddewiswyd yn ofalus, a phobi dan wactod ar ôl gweithgynhyrchu i leihau allyriadau anweddol. Mae rhai cymwysiadau angen gwresogyddion â thermocyplau wedi'u hadeiladu i mewn ar gyfer adborth tymheredd uniongyrchol, ond mae'n rhaid i gyffordd y thermocwl gael ei hynysu'n drydanol o gylched y gwresogydd er mwyn osgoi dolenni daear a gwallau mesur.
Mae priodweddau ymbelydredd thermol arwyneb y gwresogydd hefyd yn bwysig mewn gwactod. Mae allyriadau arwyneb yn rheoli pa mor effeithiol y mae gwres yn trosglwyddo trwy ymbelydredd. Mae arwynebau ocsidiedig yn allyrru llawer o wres, tra bod metelau caboledig yn allyrru ychydig iawn. Mae gwneud y gorau o driniaeth wyneb gwain y gwresogydd ar gyfer naill ai effeithlonrwydd ymbelydredd neu or-nwyo isel yn gofyn am wneud penderfyniadau gofalus.
Yn y diwedd, gan nodi gwresogydd cetris [gwresogydd cetris] ar gyfer galwadau gwasanaeth cryogenig a gwactod cyfun gan symud ymhell y tu hwnt i offrymau catalog safonol. Mae'r cyfuniad o oerfel eithafol, cyfyngiadau ar nwyon llosg gwactod, a throsglwyddo gwres wedi'i ddominyddu gan ymbelydredd yn creu gofynion y gall peirianneg arbenigol yn unig eu bodloni.
