An Rás Rothaíochta Teirmeach
Malartaítear próiseas ceimiceach idir téamh go 95 céim agus fuarú go 25 céim gach 30 nóiméad, 24 uair sa lá, 7 lá sa tseachtain. I mbliain amháin, maireann an malartóir teasa 17,520 timthriallta teirmeach iomlán. Thar shaolré seirbhíse 5-bliana, 87,600 timthriall. Ní próiseas corraitheach é seo - is é an gnáth rithim oibriúcháin é.
Déantar dhá ábhar a mheas don malartóir teasa: cairbíd sileacain agus PTFE. Cuireann chomhdhúile sileacain seoltacht teirmeach ard agus friotaíocht ceimiceach den scoth. Tairgeann PTFE seoltacht níos ísle ach solúbthacht nach ionann. Tá an roghnú ag brath ar an ábhar a mhaireann 87,600 timthriall teirmeach gan scoilteadh, sceitheadh nó sláine struchtúrach a chailliúint.
An Fhisic Strus Teirmeach
Eascraíonn strus teirmeach as leathnú teirmeach srianta. Nuair a théamh ábhar, leathnaíonn sé. Má chuirtear srian ar an leathnú-trí ghléasadh docht, grádáin teochta laistigh den ábhar, nó trí cheangal le hábhair a bhfuil comhéifeachtaí fairsingithe éagsúla acu-forbraítear strus. Tá an méid strus teirmeach comhréireach leis an táirge modulus leaisteacha, comhéifeacht leathnú teirmeach, agus athrú teochta: σ=E × × ΔT.
Tá modal leaisteach de thart ar 400 GPa ag carbíd sileacain agus comhéifeacht leathnaithe teirmeach de 4.0 × 10⁻⁶/ céim. I gcás luascadh teochta 70 céim, téann an strus teirmeach i gcomhpháirt SiC atá lán-srianta i dtreo 112 MPa-gar do neart flexural an ábhair de 350-450 MPa do SiC sintéaraithe agus 250-300 MPa do SIC atá nasctha le himoibriú. Is féidir le tiúchan strus beag ó locht dromchla, marc meaisínithe, nó pointe gléasta crack a thionscnamh.
Tá modúl leaisteach de thart ar 0.5 GPa ag PTFE agus comhéifeacht leathnaithe teirmeach de 120 × 10⁻⁶/ céim. Maidir leis an luascadh 70 céim chéanna, tá an strus teirmeach i gcomhpháirt PTFE srianta thart ar 4.2 MPa-i bhfad faoi bhun neart toraidh an ábhair. Freastalaíonn PTFE ar leathnú teirmeach trí dhífhoirmiú leaisteach seachas strus a charnadh i dtreo tairseach briste.
Tábla 1: Comparáid Seastaachta Rothaíochta Teirmeach
| Paraiméadar | Cairbíd Sileacain | PTFE |
|---|---|---|
| Modal leaisteacha (GPa) | 400 | 0.5 |
| Comhéifeacht leathnaithe teirmeach (10⁻⁶/ céim) | 4.0 | 120 |
| Strus teirmeach do 70 céim ΔT (MPa) | 112 (srianta go hiomlán) | 4.2 (srianta go hiomlán) |
| Cóimheas idir strus teirmeach agus neart an ábhair | 0.25-0.45 | < 0.2 |
| Modh teip faoi rothaíocht teirmeach | Briseadh breoite ó iomadú crack | Dífhoirmiúchán creep (insínte) |
| Crack meicníocht tionscnaimh | Ag lochtanna dromchla; staitistiúil | Neamhbhainteach (deforms gan scoilteadh) |
| Timthriallta go teip (70 céim ΔT) | 10³-10⁶ (dóchúil; brath locht) | >10⁷ ag leibhéil struis seirbhíse |
| Teorainn tuirse | Níl aon cheann sainmhínithe go soiléir | Teorainn seasmhachta ag cineálacha faoi bhun 2% |
| Éifeacht minicíocht timthriall | Grádán teirmeach méadaithe ag rátaí níos airde | Íosta; Braitheann ráta freagartha viscoelastic- |
| Intuarthacht shaol na seirbhíse | Íseal (locht-spleách) | Ard (ráta géar intuartha) |
An Difríocht Iomadaithe Crack
Nuair a thosaíonn crack i gcomhdhúile sileacain faoi thimthriall teirmeach, iomadaíonn sé tríd an ábhar le gach timthriall. Níl aon dífhoirmiúchán plaisteach ag an mbarr crack chun fuinneamh a ionsú agus iomadú mall. Fásann an scoilt de réir a chéile go dtí nach féidir leis an trasghearradh atá fágtha tacú leis an ualach a thuilleadh, agus go dtarlaíonn briste tubaisteach.
Ní crack PTFE faoi rothaíocht theirmeach ag leibhéil strus gnáthseirbhíse. Dífhoirmíonn an t-ábhar go slaodach-sleamhnaíonn na slabhraí polaiméire agus atheagraítear iad chun freastal ar an mbrú. Ag brúnna an-ard nó tar éis líon an-mhór timthriallta, d'fhéadfadh go gcruthódh agus go gcomhthiomsóidh micreathonnta, rud a fhágann go gcaillfear airíonna meicniúla de réir a chéile. Is próiseas díghrádaithe insínte é seo, ní próiseas briste brittle.
Is é an difríocht phraiticiúil ná intuarthacht. Is féidir le malartóir chomhdhúile sileacain theipeann go tobann gan aon rabhadh intomhaiste, toisc go bhféadfadh an crack a fhágann teip a bheith dofheicthe ar iniúchadh go dtí na céimeanna deiridh iomadú. Díghrádaíonn malartóir PTFE de réir a chéile, le tanú balla intomhaiste agus athrú tríthoiseach is féidir le cigireachtaí sceidealta a rianú.
Cúiteamh um Aistriú Teasa
Soláthraíonn seoltacht theirmeach cairbíde sileacain de 120-200 W/m·K buntáiste aistrithe teasa suntasach thar 0.25 W/m·K PTFE. Tá an malartóir SiC níos dlúithe-ina ghné thábhachtach i bhfeidhmchláir spás-srianta.
Cúitíonn PTFE trí-feadán balla tanaí agus achar dromchla méadaithe. Is é an lorg is mó ná an trádáil-le haghaidh díolúine teirmeach rothaíochta. I bhfeidhmchláir ina bhfuil spás ar fáil agus iontaofacht rothaíochta ríthábhachtach, is é PTFE an rogha riosca is ísle.
Achoimre
Léiríonn malartóirí teasa PTFE seasmhacht rothaíochta teirmeach i bhfad níos mó ná cairbíd sileacain toisc go gcoimeádann modúl íseal-leaisteach PTFE an strus spreagtha go teirmeach i bhfad faoi bhun na dteorainneacha láidreachta ábhair, agus cuireann a mheicníocht dífhoirmithe viscoelastic cosc ar thionscnamh crack. Toisc go bhfuil cairbíd sileacain brioscach, carnann sé damáiste ag lochtanna dromchla agus is féidir go dteipeann air go tobann tar éis líon nach féidir a thuar de thimthriallta.
Is ionann buntáiste seasmhachta rothaíochta teirmeach PTFE agus saol seirbhíse intuartha, cothabháil sceidealta, agus deireadh a chur le briseadh tobann-aga neamhfhónaimh a bhaineann leis. Is é an lorg malartóra teasa níos mó a theastaíonn ó PTFE ná an trádáil-don iontaofacht seo.
Tá anailís innealtóireachta le haghaidh roghnú ábhar seirbhíse rothaíochta teirmeach ar fáil nuair a chuirtear isteach raon teochta, minicíocht timthriallta, saol seirbhíse riachtanach, spás suiteála atá ar fáil, agus sonraíochtaí dleachta teasa.
