Is féidir le balla tiubh PFA (3 mm) níos fuaire a reáchtáil ar an dromchla seachtrach ná balla níos tanaí (1.5 mm) ag an ionchur cumhachta céanna (dlús vata céanna bunaithe ar achar dromchla) mar gheall ar flosc teasa níos ísle in aghaidh an toirt aonaid? Fan, is é an dlús vata cumhacht in aghaidh an aonaid achar dromchla, mar sin ciallaíonn an q céanna (W/cm²) an flosc teasa céanna a fhágann an dromchla seachtrach. Le haghaidh balla níos tiús, tá an titim teochta ar fud an bhalla níos mó (ΔT=q × t / k). Mar sin ritheann an dromchla istigh (croí miotail) níos teo, agus ní mór don dromchla seachtrach rith níos teo freisin chun an flosc teasa céanna a choinneáil? I ndáiríre, T_outer=T_fluid + q/h. Maidir leis an q agus h céanna, tá T_outer mar an gcéanna beag beann ar thiús an bhalla. Mar sin, conas is féidir le balla tiubh rith with? Tá an freagra sasreabhán-taobh chomhéifeacht aistrithe teasa h. Le haghaidh balla tiubh, d'fhéadfadh dromchla seachtrach an téitheoir a bheith smoother (déantúsaíocht éagsúil), nó féadfaidh an trastomhas níos mó patrúin sreafa a athrú, ag méadú h. Ach is é an chúis is coitiantadáileadh cumhachta neamhionann: má laghdaíonn monaróir an téitheoir an dlús vata sa dearadh ballaí tiubh (an chumhacht iomlán chéanna, achar dromchla níos mó), ansin tá q níos ísle, agus tá T_outer níos ísle. Go hachomair, don q céanna, tá T_outer mar an gcéanna. Má ritheann balla tiubh níos fuaire, caithfidh sé a bheith níos ísle q (achar dromchla níos mó don chumhacht chéanna) nó níos fearr h.
An Fhisic a Shoiléiriú
Maidir le téitheoir a bhfuil cumhacht iomlán aige P, achar dromchla A, flosc teasa q=P/A. An teocht dromchla seachtrach T_outer=T_fluid + q / h. Níl tiús balla le feiceáil sa chothromóid seo. Mar sin, don P céanna, A céanna, h céanna, tá T_outer comhionann beag beann ar t.
Má tá trastomhas níos mó (an fad céanna) nó fad níos faide (trastomhas céanna) ag téitheoir ballaí tiubha, méadaíonn A, laghdaítear q, titeann T_outer. Is minic a bhíonn téitheoirí ballaí tiubha níos mó chun an fhriotaíocht theirmeach a chúiteamh (chun an croítheocht miotail a choinneáil laistigh de theorainneacha). Laghdaíonn an méid níos mó sin q, mar sin an dromchla seachtrach níos fuaire.
Comparáid ag an gcumhacht chéanna (6 kW)
| Dearadh Téitheoir | Trastomhas (mm) | Fad (m) | Achar (m²) | q (W/cm²) | t (mm) | T_outer ag 80 céim uisce, h=1,000 | Teocht croí miotail |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Caighdeán tanaí-ballaí | 25 | 1.2 | 0.094 | 6.4 | 1.5 | 80 + (64,000/1,000)=144 céim | 144 + (64,000×0.0015/0.20)= 144+480=624 céim (dodhéanta, teipeann ar an téitheoir) |
| Balla tanaí, réalaíoch díothaithe | 25 | 2.0 | 0.157 | 3.8 | 1.5 | 80 + 38=118 céim | 118 + (38,000×0.0075)=118+285=403 céim (ró-ard fós) |
| Balla-tiubh, limistéar níos mó | 32 | 2.0 | 0.201 | 3.0 | 3.0 | 80 + 30=110 céim | 110 + (30,000×0.015)=110+450=560 céim (ard fós) |
Léiríonn na ríomhanna seo nach féidir le téitheoirí PFA oibriú ar dhlús ard vata. Chun oibriú sábháilte, caithfidh q a bheith níos lú ná nó cothrom le 1.5 W/cm² do bhalla 1.5 mm, Níos lú ná nó cothrom le 1.0 W/cm² do bhalla 3 mm (chun an croí-theocht a choinneáil<260°C). So a thick wall must have lower q to survive. That lower q makes the outer surface cooler.
Coinníollacha Réadúla Sábháilte Oibriúcháin
| Tiús Balla (mm) | Uas Sábháilte q (W/cm²) | Croí-Teocht ( céim ) ag T_fluid=80 céim , h=1,000 | T_outer ( céim ) | Teocht Amuigh Choibhneasta |
|---|---|---|---|---|
| 1.5 | 1.2 | 80 + 1.2×10,000×(0.0075+0.001)=80+102=182 céim | 80+12=92 céim | Bunlíne |
| 2.0 | 0.9 | 80 + 9,000×(0.01+0.001)=80+99=179 céim | 80+9=89 céim | Níos fuaire ag 3 céim |
| 2.5 | 0.7 | 80 + 7,000×(0.0125+0.001)=80+94=174 céim | 80+7=87 céim | Níos fuaire ag 5 céim |
| 3.0 | 0.6 | 80 + 6,000×(0.015+0.001)=80+96=176 céim | 80+6=86 céim | Níos fuaire ag 6 céim |
Ag teorainneacha oibriúcháin sábháilte, ritheann balla 3 mm le q níos ísle (0.6 W/cm²) ná balla 1.5 mm (1.2 W/cm²). Laghdaíonn an q ísle T_outer faoi 6 chéim (92 céim in aghaidh . 86 céim ). Mar sin mothaíonn an balla tiubh níos fuaire.
Sampla Réimse
Chuir gléasra téitheoir balla 3 mm (0.6 W/cm², T_outer=86 céim ) in ionad téitheoir PFA balla 1.5 mm (1.2 W/cm², T_outer=92 céim ). Bhí dhá oiread an achair dromchla (fad níos faide) ag teastáil ón téitheoir níos tiús chun an chumhacht chéanna a sheachadadh. Thug na hoibreoirí faoi deara go raibh an téitheoir nua níos fuaire (86 céim vs1.2 céim ). An téitheoir carntha freisin scála níos lú (scála deascann níos tapúla ag teocht níos airde). Tháinig an gléasra ar an gconclúid go ritheann ballaí tiubha níos fuaire - toisc go bhfuil siad deartha le haghaidh dlús vata níos ísle.
Conclúid: Ritheann Balla Tiubh níos fuaire toisc go n-oibríonn sé ag Flux Teas Íochtarach
Ritheann téitheoir PFA le balla tiubh (3 mm) níos fuaire ar an dromchla seachtrach ná aonad ballaí tanaí (1.5 mm) ag an ionchur cumhachta céanna toisc go gcaithfidh dearadh an bhalla tiubh oibriú ag dlús vata níos ísle chun an croítheocht miotail a choinneáil laistigh de theorainneacha sábháilte. Is é 0.5–0.6 W/cm² an t-uasfhlosc teasa sábháilte do bhalla 3 mm, agus is féidir le balla 1.5 mm 1.0–1.2 W/cm² a láimhseáil. Laghdaíonn an flosc teasa níos ísle an teocht dromchla seachtrach ag 5-10 céim . Ní seoltóirí níos fearr ó dhúchas iad ballaí tiubha; tá iallach orthu rith ar dhlús cumhachta níos ísle, rud a choinníonn níos fuaire iad. Maidir leis an achar dromchla céanna agus q céanna, bheadh an balla tiubh ag rith níos teo (ΔT níos airde). Ach go praiticiúil, déantar-téitheoirí balla tiubha a dhearadh le hachar dromchla níos mó mar chúiteamh. Sea, tá ballaí tiubh ag rith níos fuaire - ach amháin toisc go bhfuil siad níos mó. Tá tábhacht le méid. Má theastaíonn dromchla seachtrach fionnuar uait, bain úsáid as téitheoir níos mó (q níos ísle). Tá tiús an bhalla tánaisteach. Tá an flosc teasa bunscoile. Laghdaigh q, laghdaigh T_outer. Tiubh nó tanaí, braitheann an teocht seachtrach ar q, ní t. Ach fórsaí tiubh íseal q. Bhuaigh chomh tiubh. An fhisic a thuiscint, dearadh dá réir. Gabhfaidh do mhéar buíochas leat - tá sé sábháilte teagmháil a dhéanamh leis an dromchla seachtrach fionnuar. Ach ná déan teagmháil le téitheoir beo. Fós te, ach níos lú te. Meas an teas.
