একটি ক্রায়োজেনিক-থেকে-উচ্চ-তাপমাত্রা সাইক্লিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি হিটিং প্লেটেন কীভাবে নির্বাচন করবেন?

একটি নির্দিষ্ট পরীক্ষার চেম্বারে একটি হিটিং প্লেটেনের প্রয়োজন হবে যা কয়েক হাজার চক্রের জন্য কয়েক মিনিটের মধ্যে হিমায়িত -180 ডিগ্রি থেকে বেকিং +300 ডিগ্রি পর্যন্ত যেতে পারে। এই ধরনের গুরুতর তাপীয় সাইকেল চালানোর অধীনে স্বাভাবিক অ্যালুমিনিয়াম বা কার্বন স্টিলের প্ল্যাটেনগুলি দ্রুত বিপর্যয়, ক্লান্তি ক্র্যাকিং বা ভঙ্গুর ফ্র্যাকচার দ্বারা ব্যর্থ হবে। এই ভূমিকার জন্য ব্যবহৃত উপাদান অবশ্যই একটি উচ্চ-কার্যকারিতা যান্ত্রিক ক্রীড়াবিদ হিসাবে কাজ করতে হবে, কাঠামোগত অখণ্ডতা ক্ষতি ছাড়াই বারবার তাপের চাপ সহ্য করতে সক্ষম।

প্ল্যাটেন ক্রায়োজেনিক উচ্চ তাপমাত্রা সাইক্লিং অ্যাপ্লিকেশন গরম করার জন্য একটি উপাদান নির্বাচন করা যতটা ক্লান্তি এবং ফ্র্যাকচারের সমস্যা ততটাই এটি একটি তাপ নকশা সমস্যা।

ভারী থার্মাল সাইকেল চালানোর চাহিদা বোঝা
প্রধান ব্যর্থতা প্রক্রিয়া হিসাবে কম চক্র ক্লান্তি.
গুরুতর থার্মাল সাইক্লিং সহ সিস্টেমগুলিতে, প্রধান ব্যর্থতার মোড কম-চক্রের ক্লান্তি পুনরাবৃত্তিমূলক তাপীয় প্রসারণ এবং সংকোচনের কারণে হয়। প্রতিটি দ্রুত তাপমাত্রার সুইংয়ের সাথে, সেখানে চালু করা হয়:

টেনসিল এবং কম্প্রেসিভ রিভার্সাল

প্লাস্টিক বিকৃতি জমা

স্ট্রেস ঘনত্ব পয়েন্টে মাইক্রোক্র্যাক সূচনা

চক্রাকার লোডিং অধীনে ফাটল বৃদ্ধি

সময়ের সাথে সাথে এই প্রভাবগুলি গঠনের একটি ভাঙ্গন না হওয়া পর্যন্ত তৈরি হয়।

তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট থেকে অতিরিক্ত চাপ
এমনকি যদি একটি উপাদান ভাল তাপ বৈশিষ্ট্য আছে, অভ্যন্তর তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট অতিরিক্ত চাপ প্ররোচিত করতে পারে. যদি গরম এবং শীতলকরণ অভিন্ন না হয়, স্থানীয় ডিফারেনশিয়াল সম্প্রসারণ হতে পারে:

প্লেটেন পৃষ্ঠের বিকৃতি

মাউন্টিং ইন্টারফেসের বিকৃতি

ফাস্টেনারগুলিতে অনিয়মিত যান্ত্রিক লোড

নির্দিষ্ট এলাকায় দ্রুত ক্লান্তি

এই কারণে, উপাদান নির্বাচন এবং তাপ সিস্টেম নকশা উভয় যৌথভাবে অধ্যয়ন করা উচিত।

"নিম্ন এবং উচ্চ তাপমাত্রায় উপাদানের আচরণ
কার্বন ইস্পাত অসুবিধা
এটা সুপরিচিত যে মানক কার্বন ইস্পাত কম তাপমাত্রায় ক্রায়োজেনিক পদ্ধতিতে একটি উচ্চারিত নমনীয়-ভঙ্গুর পরিবর্তনের সাথে আরও বেশি ভঙ্গুর হয়ে যায়। ফ্র্যাকচারের দৃঢ়তা প্রায় -20 ডিগ্রির নিচে তীব্রভাবে নেমে যেতে পারে, যা দ্রুত বিপর্যয়কর ব্যর্থতার ঝুঁকি বাড়ায়।

এই বৈশিষ্ট্যটি কার্বন ইস্পাতকে তীব্র ক্রায়োজেনিক চক্র সেটিংসের জন্য অনুপযুক্ত করে।

স্টেইনলেস স্টিলস - অস্টেনিটিক
304L এবং 316L এর মত স্টেইনলেস স্টিলের গ্রেডের মুখ-কেন্দ্রিক ঘন ক্রিস্টাল গঠন তাদের ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় উচ্চ স্থায়িত্ব প্রদান করে। প্রধান সুবিধা অন্তর্ভুক্ত:

কম তাপমাত্রায় কঠোরতা

ভাল জারা প্রতিরোধের

মাঝারি দাম বনাম superalloys

যাইহোক, তাপীয় সম্প্রসারণের তুলনামূলকভাবে উচ্চ সহগ দ্রুত গরম এবং শীতল হওয়ার সময় বড় সাইক্লিক স্ট্রেনের দিকে পরিচালিত করে, দীর্ঘ পরিষেবা জীবনে ক্লান্তি লোডিং বাড়ায়।

সুপারালয় (নিকেল বেস)
অনেক বেশি চাহিদা সম্পন্ন তাপ চক্র সিস্টেমে, নিকেল ভিত্তিক সংকর ধাতু যেমন Inconel 625 এবং Inconel 718 সর্বোচ্চ কর্মক্ষমতা বিকল্প প্রদান করে।

তাদের সুবিধার মধ্যে রয়েছে:

ঠান্ডা তাপমাত্রায় চমৎকার ফ্র্যাকচার শক্ততা

উচ্চ তাপমাত্রায় উচ্চ ফলন শক্তি

তাপ ক্লান্তি উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা

ক্রমাগত উন্নত তাপমাত্রায় চমত্কার ক্রীপ প্রতিরোধ ক্ষমতা

এই গুণাবলী উপাদানটিকে একটি খুব বড় তাপীয় খামের উপর তার কাঠামোগত অখণ্ডতা বজায় রাখতে সক্ষম করে।

এই ধাতুটি অবশ্যই ব্যায়ামের মতো বাঁকতে এবং প্রসারিত করতে সক্ষম হতে হবে, অন্ধকার এবং হিমায়িত থেকে লাল-উষ্ণ আলোতে কখনও ছিঁড়ে না।

মাঝারি সাইক্লিং ব্যবস্থার জন্য অ্যালুমিনিয়াম অ্যালোয়
6061 T6 এর মতো অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি কম চরম তাপমাত্রার রেঞ্জে ব্যবহার করা যেতে পারে। তাদের গুণাবলী হল:

কম ঘনত্ব (কম তাপ জড়তা)

উচ্চ তাপ পরিবাহিতা (তাপমাত্রার এমনকি বিস্তার ঘটায়)

তুলনামূলকভাবে কম ভর (তাপীয় চাপের মাত্রা কমানো)

যাইহোক, অ্যালুমিনিয়াম ধাতুগুলির সাধারণত নিকেল ভিত্তিক সিস্টেমের তুলনায় কম উচ্চ-তাপমাত্রা শক্তি থাকে এবং খুব উচ্চ তাপমাত্রা বা অতি উচ্চ চক্র ক্লান্তি প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত নাও হতে পারে।

যান্ত্রিক নকশা বিবেচনা
একটি সমজাতীয় তাপমাত্রা বিতরণের গুরুত্ব
থার্মাল সাইক্লিং প্ল্যাটেনগুলিতে সমগ্র কাঠামোর ইউনিফর্ম হিটিং এবং কুলিং একটি মৌলিক ডিজাইনের মানদণ্ড। অ-অভিন্ন তাপীয় ক্ষেত্রগুলি অভ্যন্তরীণ গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করতে পারে যা স্ট্রেস প্ররোচিত করে, বস্তুগত গুণাবলী থেকে স্বাধীন।

এর জন্য ক্ষতিপূরণ দিতে, গরম করার সিস্টেমগুলি অবশ্যই সরবরাহ করবে:

প্লেটেনের অভিন্ন তাপ বিতরণ

তাপ নিয়ন্ত্রণ সার্কিট সঠিক জোনিং

প্রতিক্রিয়া নির্ভুলতার জন্য সর্বোত্তম সেন্সর বসানো

গরম এবং শীতল পর্যায়ে নিয়ন্ত্রিত র‌্যাম্প রেট

একজাতীয়তা ছাড়া এমনকি উপাদানের সেরা পছন্দ অকালে ব্যর্থ হতে পারে।

গরম করার উপাদান এবং সেন্সর মিল
সমস্ত এম্বেড করা উপাদানগুলি চক্রের দুটি চরম সহ সম্পূর্ণ কর্মক্ষম তাপমাত্রা পরিসরে রেট করা হবে। অন্তর্ভুক্ত:

এমবেডেড গরম করার উপাদান, কার্টিজ হিটার

থার্মোকল বা আরটিডি

তারের জন্য নিরোধক উপকরণ

Feedthroughs এবং sealing pastes

উপাদানের অমিল অন্যথায় স্থিতিস্থাপক তাপ ব্যবস্থায় একটি দুর্বল লিঙ্ক হতে পারে।

ক্লান্তি এবং ফ্র্যাকচার দৃঢ়তার মানদণ্ড
নিম্ন -তাপমাত্রার কঠোরতা যাচাই
উপাদান সার্টিফিকেশন নিম্ন তাপমাত্রার যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা প্রমাণ দ্বারা সমর্থিত হবে, সাধারণত ভিত্তিতে:

ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় চার্পি প্রভাব পরীক্ষা

ফ্র্যাকচার টাফনেস (K_IC) পরীক্ষা

ক্লান্তি ক্র্যাক বৃদ্ধির হার বিশ্লেষণ

এই কারণগুলি ঠান্ডা সাইকেল চালানোর পর্যায়ে ভঙ্গুর ফ্র্যাকচারের প্রতিরোধ প্রদান করে।

উচ্চ তাপমাত্রার শক্তি ধরে রাখা
উচ্চ তাপমাত্রায় উপকরণ অবশ্যই প্রতিরোধ করতে হবে:

ক্রীপ স্ট্রেন।

ফলন শক্তি হ্রাস

শস্য বর্ডার embrittlement

এই দ্বিগুণ চাহিদা তাপ সাইক্লিং সিস্টেমে সর্বাধিক উপাদান ব্যবহারযোগ্যতা প্রতিষ্ঠা করে।

সিস্টেম লেভেল ডিজাইন ইন্টিগ্রেশন
থার্মাল এবং মেকানিক্যাল ডিজাইনের সিঙ্ক্রোনাইজেশন
তীব্র সাইকেল চালানোর জন্য গরম করার প্ল্যাটেনকে কেবল যান্ত্রিক উপাদান হিসাবে বিবেচনা করা যায় না। পরিবর্তে, এটি একটি মিলিত তাপীয়-যান্ত্রিক ব্যবস্থা, যেখানে:

স্ট্রেস বিতরণ তাপ পরিবহন হার দ্বারা প্রভাবিত হয়

কাঠামোগত দৃঢ়তা তাপীয় একজাতীয়তার প্রতি সংবেদনশীল

ক্রমবর্ধমান সীমাবদ্ধতা সম্প্রসারণ গতিবিদ্যার সাথে যোগাযোগ করে

সমন্বিত নকশা নিশ্চিত করে যে তাপ এবং যান্ত্রিক প্রতিক্রিয়া সর্বদা চক্র জুড়ে নিয়ন্ত্রিত হয়।

উপসংহার
ক্রায়োজেনিক থেকে উচ্চ তাপমাত্রার সাইক্লিং হিটিং প্লেটেন হল উপাদান বিজ্ঞান, যান্ত্রিক প্রকৌশল এবং তাপ ব্যবস্থা প্রকৌশলের একটি জটিল সংহতকরণ। উদাহরণ স্বরূপ, ইনকোনেলের মতো নিকেল ভিত্তিক সুপারঅ্যালয়গুলি ফ্র্যাকচার, ক্লান্তি এবং তাপীয় অবনতির জন্য তাদের চমৎকার প্রতিরোধের জন্য বিখ্যাত। কিছু অ্যালুমিনিয়াম সংকর ধাতুগুলি তাদের কম ভর এবং ভাল তাপ পরিবাহিতার কারণে কম কঠোর অবস্থার জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে।

হিটিং প্লেটেনে ক্রায়োজেনিক উচ্চ তাপমাত্রার সাইক্লিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, সাফল্য নির্ভর করে এমন একটি উপাদানের উপর যা কাঠামোগত অখণ্ডতা বা মাত্রিক স্থিতিশীলতার ক্ষতি ছাড়াই বারবার, হিংসাত্মক তাপীয় রূপান্তর সহ্য করতে পারে।

সর্বোপরি, সবচেয়ে কঠিন তাপীয় যন্ত্রগুলি এমন ধাতু দিয়ে তৈরি যা ঠান্ডা হলে ফাটবে না, গরম হলে ঝরে পড়বে না এবং একটি সংহত ইঞ্জিনিয়ারিং সিস্টেম হিসাবে ধ্রুবক তাপীয় গতি সহ্য করতে পারে।