Keemiatehas kaotas PTFE sukelsoojendi nikeldatud paagis pärast vaid seitsmekuulist töötamist. Mantel näitas piki alumist kuumutatud sektsiooni peente, ristuvate pragude mustrit. Praod ei olnud koondunud servadesse ega vedelikujoonele. Need jaotati kogu piirkonnas, mis oli silmitsi tanki retsirkulatsiooni sisselaskeavaga. Tehase tsirkulatsioonipump oli programmeeritud iga viieteistkümne minuti järel sisse ja välja lülitama, et säästa energiat. Iga pumbatsükkel tekitas küttekeha pinnale termilise šoki.
Termošoki pragunemine tekib siis, kui PTFE sukelsoojendi pinnal ilmnevad kiired temperatuurimuutused, mis ületavad polümeeri võimet tekkiva pingega toime tulla. Praod tekivad seetõttu, et pind paisub või tõmbub kokku kiiremini kui alusmaterjal. Aja jooksul põhjustab tsükliline pinge väsimuspragusid.
Kuidas pumbaga jalgrattasõit tekitab soojusšoki
Kui tsirkulatsioonipump töötab, on vedeliku kiirus küttekeha pinnal suur. Piirdekiht on õhuke ja soojusülekanne on tõhus. Mantli pinna temperatuur jääb puistevedeliku vahemikku 10–15 kraadi.
Kui pump seiskub, langeb vedeliku kiirus küttekeha pinnal nulli lähedale. Piirkiht pakseneb ja soojusülekande efektiivsus langeb. Kesta pinna temperatuur tõuseb, mõnikord 20–30 kraadi mõne minuti jooksul. PTFE soojuspaisumine suureneb.
Kui pump taaskäivitub, jahutab suure{0}}kiirusega vool pinda kiiresti. PTFE lepingud. Aluseks olev metall, mis ei ole nii kiiresti jahtunud, piirab kokkutõmbumist. PTFE kogeb tõmbepinget. Korduvad kütte- ja jahutustsüklid põhjustavad väsimuspragusid.
| Pumba tsükli periood | Pinna ΔT väljalülitustsükli ajal | Pinna ΔT sisselülitustsükli ajal | Stressi amplituud | Aeg murda |
|---|---|---|---|---|
| 30 minutit sisse/välja | 15-20 kraadi | 10-15 kraadi | Mõõdukas | 18-30 kuud |
| 15 minutit sisse/välja | 20-30 kraadi | 15-20 kraadi | Kõrge | 8-16 kuud |
| 10 minutit sisse/välja | 25-35 kraadi | 18-25 kraadi | Väga kõrge | 4-10 kuud |
| 5 minutit sisse/välja | 30-45 kraadi | 20-30 kraadi | Raske | 2-6 kuud |
Pumba tsüklisagedus ja selle mõju termilise šoki pragunemisele
Miks praod koonduvad sisselaskeava lähedale
Praod tekivad seal, kus termošokk on kõige tugevam{0}}piirkond, mis on suunatud retsirkulatsiooni sisselaskeava poole. Kui pump taaskäivitub, puutub sisselaskevool otse sellesse piirkonda. Pind jahtub seal kiiremini kui ülejäänud küttekeha. Suurima pinge tekitab kokkupõrkeala ja ümbritseva pinna vaheline termiline gradient.
Ebaõnnestunud küttekeha praod koondusid ligikaudu 150 mm laiusesse ribasse, mille keskpunkt oli sisselaskevooluteel. Ülejäänud küttekeha pinnal oli vaid väike värvimuutus.
Erinevus termilise šoki ja termilise väsimuse vahel
Termošokk ja termiline väsimus on omavahel seotud, kuid erinevad. Soojusväsimus tekib siis, kui kütteseade tsüklib kahe temperatuuri vahel pika aja jooksul. Temperatuurimuutus tsükli kohta on mõõdukas ja pinge madal. Praod arenevad aeglaselt, sageli aastate jooksul.
Termošokk tekib siis, kui temperatuurimuutus tsükli kohta on suur ja kiire. Pinge on suur ja praod tekivad kiiresti. Praod on sageli tugevamad ja laiemalt levinud kui termilise väsimuse korral.
Termilise šoki pragunemise vältimine
Kõige tõhusam ennetus on vältida kiireid voolu muutusi küttekeha pinnal. Pidevalt töötav pump välistab termilise šoki tsükli. Kui on vaja energiat säästa, on muudetava-kiirusega pump, mis säilitab minimaalse voolu, parem kui sisse-/väljalülitatud pump.
Kui pumba tsükkel on vältimatu, peaks tsükli periood olema piisavalt pikk, et küttekeha pinna temperatuur saaks tsüklite vahel stabiliseerida. 30-minutiline tsükkel tekitab vähem stressi kui 10-minutiline tsükkel. Tsükli minimaalne periood sõltub küttekeha ja paagi soojusmassist.
Paksema PTFE kesta ja väiksema vattihedusega küttekehal on suurem soojusmass ja madalam pinnatemperatuur. See reageerib voolu muutustele aeglasemalt ja kogeb madalamat termilise šoki stressi.
| Ennetusmeede | Mõju termilisele šokile | Rakendamine | Maksumus |
|---|---|---|---|
| Pidev pumba töö | Kõrvaldab šoki tsükli | Operatiivne muutus | Energiakulu |
| Muutuva -kiirusega pump | Säilitab minimaalse voolu | Pumba uuendamine | Mõõdukas |
| Pikem tsükliperiood | Madalam pinge amplituud | Kontrolli muutust | Madal |
| Madalam vattihedus | Madalam pinnatemperatuur | Küttekeha disain | Mõõdukas |
| Paksem ümbris | Rohkem soojusmassi | Küttekeha disain | Mõõdukas |
Termilise šoki pragunemise ennetusmeetmed
Kui termošoki pragunemine viitab disainiprobleemile
Kütteseade, mis tekitab pumba pidevast tööst hoolimata termilise šoki pragusid, näitab, et küttekeha konstruktsioon või paagi paigutus tekitab lokaalset termilist pinget. Kohandatud PTFE-sukelsoojendi konfiguratsioon väiksema vattiheduse, paksema kesta ja voolu optimeeritud asendiga{1}} kõrvaldab termilise šoki algpõhjuse. Spetsifikatsiooniprotsess nõuab pumba töögraafikut, voolukiirust kütteseadmes, vanni keemiat ja nõutavat võimsust. Vahelduva tsirkulatsiooniga rajatiste puhul vähendab see rakendusespetsiifiline-lähenemine termilise šoki tekkimist ja pikendab küttekeha kasutusiga.
