Xjenza tal-Materjal Wara l-Heater tal-Iskartoċċ Krijoġeniku
L-istainless steel standard 304 jaħdem b'mod ammirevoli għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet tat-tisħin industrijali. F'minus 120 grad Celsius, madankollu, isir materjal differenti għal kollox. It-temperatura ta' transizzjoni duttili-għa-fraġli ta' materjali komuni tfisser li komponenti b'saħħithom u flessibbli f'temperatura tal-kamra jsiru fraġli u suxxettibbli għal qsim-meta t-temperatura tonqos. Din ir-realtà materjali fundamentali tispjega għaliex tant heaters tal-iskartoċċ standard ifallu fis-servizz krijoġeniku.
L-għażla tal-materjal tal-għant għal servizz ta 'kesħa estrema tipprijoritizza t-tqabbil tal-espansjoni termali fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni biss. Filwaqt li l-istainless steel 304 joffri reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni u kost-effettività għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet, l-istainless steel 316L jipprovdi reżistenza superjuri għall-kloruri u l-kimiċi industrijali. Għall-kundizzjonijiet l-aktar impenjattivi-elementi li jsaħħnu esposti kemm għal temperaturi krijoġeniċi kif ukoll atmosferi korrużivi-Incoloy 800 jew 840 ligi jagħtu l-aħjar taż-żewġ dinjiet: reżistenza għall-ossidazzjoni f'temperaturi għoljin u toughness f'temperaturi baxxi.
Inconel 600 u ligi speċjalizzati tan-nikil-kromju juru reżistenza superjuri għal xokk termali meta jiċċirkolaw bejn nieqes 120 grad u temperaturi operattivi li jilħqu diversi mijiet ta' gradi 'l fuq minn żero. Dawn il-ligi tan-nikil-ħadid-kromju jżommu l-proprjetajiet mekkaniċi tagħhom matul tibdiliet ta' temperatura estremi li jqassmu materjali inqas. Il-koeffiċjent ta 'espansjoni termali jsir konsiderazzjoni primarja tad-disinn, peress li nuqqas ta' qbil bejn il-kisi tal-heater u l-metall tal-madwar jiġġeneraw forzi tat-tgħaffiġ matul il-fażijiet ta 'tkessiħ.
Il-wajer tar-reżistenza interna jippreżenta l-isfidi materjali tiegħu stess. Ligi tan-nikil-kromju, standard għall-manifattura tal-heater tal-iskrataċ, juru karatteristiċi ta' reżistenza mibdula f'temperaturi krijoġeniċi. It-tnaqqis fir-reżistenza-tipikament bejn 10 u 15 fil-mija skont il-kompożizzjoni tal-liga-ifisser li aktar teħid ta' kurrent u aktar enerġija tipproduċi għal vultaġġ partikolari. Dan il-fenomenu jissorprendi ħafna disinjaturi tas-sistema li jassumu li r-reżistenza tibqa 'kostanti fil-firxiet tat-temperatura. Il-kalkolu tad-densità tal-ħiter tal-iskartoċċ għandu jikkunsidra din il-varjazzjoni tar-reżistenza biex jiġu evitati kundizzjonijiet ta' enerġija żejda mhux intenzjonata.
L-insulazzjoni tal-ossidu tal-manjeżju, eċċellenti għall-iżolament elettriku u l-konduzzjoni tas-sħana, tippreżenta sfida differenti f'temperaturi krijoġeniċi. Kwalunkwe umdità assorbita waqt il-ħażna jew it-tħaddim tiffriża u tespandi f'temperaturi taħt-żero. Il-kristalli tas-silġ jikbru b'madwar 9 fil-mija fil-volum-biżżejjed pressjoni biex tkisser l-insulazzjoni kompatta jew iġbed il-kisja 'l bogħod mis-siġilli tat-tarf. Proċeduri ta' produzzjoni premium jindirizzaw dan billi jimlew bil-vakwu-l-ossidu tal-manjeżju u jissiġillaw b'konnessjonijiet taċ-ċeramika-għall--metall jew komposti epossidiċi kklassifikati għar-reżistenza għal xokk termali.
It-terminazzjoni elettrika teħtieġ attenzjoni partikolari f'ambjenti krijoġeniċi. Konnessjonijiet crimp standard jikkuntrattaw b'rati differenti minn heater leads, u joħolqu junctions ta'-reżistenza għolja li jiġġeneraw tisħin lokalizzat u perikli potenzjali ta' tqabbid. Konnessjonijiet tal-fidda-saldjati jew ibbrejżjati, issiġillati b'komposti epossidiċi fformulati għaċ-ċikli termali aktar milli epoxies standard li jingħaqdu meta jiġu ffriżati, iżommu l-integrità tal-konduttività fl-ispettru tat-temperatura.
L-insulazzjoni tal-wajer taċ-ċomb tirrappreżenta punt ieħor ta 'falliment. L-insulazzjoni standard tal-PVC issir fraġli u tinqasam f'minus 20 grad Celsius. Ħiters tal-iskartoċċ tat-temp kiesaħ-kwalità jispeċifikaw insulazzjoni komposti tal-fibra tal-ħġieġ-silicone kklassifikati għal tħaddim kontinwu f'250 grad Celsius filwaqt li jibqgħu flessibbli f'minus 60 grad. Dan id-dettall li jidher minuri ħafna drabi jiddetermina jekk tubu tat-tisħin elettriku b'ras waħda jibqax ħaj għall-ewwel xitwa tiegħu fis-servizz.
L-ispeċifikazzjoni tat-tul mhux imsaħħan spiss tiġi injorata f'applikazzjonijiet krijoġeniċi. Disinji standard jinkludu żoni kesħin ta '5 sa 10 millimetri fit-tarf taċ-ċomb biex jipprevjenu sħana żejda tat-terminal. F'ambjenti ta 'minus 120 grad, l-estensjoni ta' din is-sezzjoni mhux imsaħħna għal 25 sa 50 millimetru żżomm temperaturi ta 'konnessjoni 'l fuq mill-punt tan-nida, u tevita l-kondensazzjoni f'kompartimenti elettriċi. Xi disinji jinkorporaw estensjonijiet ta'-għant ta' angolu rett jew konfigurazzjonijiet mgħawweġ biex iwasslu ċ-ċomb 'il bogħod minn uċuħ kesħin filwaqt li jżommu l-aċċessibbiltà.
Il-heater tal-iskartoċċ għas-servizz krijoġeniku jirrappreżenta sistema materjali bbilanċjata bir-reqqa. Kull komponent għandu jaħdem fuq medda ta' temperatura li taqbeż l-400 grad Celsius-mit-tixrib kiesaħ f'minus 120 sat-temperatura operattiva diversi mijiet ta' gradi 'l fuq minn żero. Il-kompromess fuq kwalunkwe speċifikazzjoni ta 'materjal waħda tistieden falliment li jasal permezz tas-sistema kollha.
