উচ্চ-বেগ বায়ুপ্রবাহে (10‑25 m/s) 316 স্টেইনলেস স্টিলের ফিনড টিউবুলার হিটারের জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত শীথের বেধ কত?

ফোর্সড কনভেকশন এয়ার হিটারে বেসিক ট্রেড-অফ৷

316 স্টেইনলেস স্টিলের ফিনড টিউবুলার হিটারগুলি প্রায়শই ডাক্ট হিটার, এয়ার হ্যান্ডলিং ইউনিট এবং শুকানোর ওভেনে ব্যবহার করা হয়, যেখানে ক্ষয়কারী বায়ুবাহিত রাসায়নিক যেমন লবণ স্প্রে, পাতলা অ্যাসিড বা আর্দ্র শিল্প নিষ্কাশনের জন্য মলিবডেনামের ক্ষয় প্রতিরোধের প্রয়োজন হয়{1}}। পাখনা ব্যবহার উল্লেখযোগ্যভাবে তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠ এলাকা বৃদ্ধি; তা সত্ত্বেও, পাখনার নীচের খাপের বেধটি একটি গুরুত্বপূর্ণ নকশা পরামিতি। বৃহত্তর দেয়ালগুলি উচ্চ বায়ুপ্রবাহ বেগ (10-25 মি/সেকেন্ড) এ প্রবাহ উৎপন্ন কম্পনের ফলে ক্ষয়-ক্ষয় এবং যান্ত্রিক চাপের জন্য ভাল প্রতিরোধ প্রদান করে। কিন্তু, প্রতিটি অতিরিক্ত মিলিমিটার পুরুত্ব রেজিস্ট্যান্স তার থেকে পাখনার মূলে তাপ প্রতিরোধের যোগ করে যার ফলে সামগ্রিক তাপ উৎপাদন হ্রাস পায় এবং খাপের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। এই অধ্যয়নটি জোরপূর্বক বিমান পরিষেবার জন্য ফিনযুক্ত 316 স্টেইনলেস স্টীল হিটারগুলির সীমিত প্রাচীরের বেধ গণনা করে যেখানে তাপ সীমা অতিক্রম করা হয় যার ফলে অতিরিক্ত উত্তাপ, ক্ষয় বৃদ্ধি এবং পাখনা সংযুক্তির প্রাথমিক ব্যর্থতা।

যান্ত্রিক অখণ্ডতা এবং ক্ষয়-উচ্চ বেগের বায়ুতে ক্ষয়

316 stainless steel will erode-corrode measurably at air velocities >10 মি/সেকেন্ড স্থগিত কণা (ধুলো, লবণ স্ফটিক বা প্রক্রিয়া কঠিন) বহন করে। প্যাসিভ ফিল্মটি ক্রমাগত জীর্ণ হয়ে যায় এবং কণা লোডিং এবং প্রভাব কোণের উপর নির্ভর করে প্রতি বছর 0.02 থেকে 0.10 মিমি হারে অন্তর্নিহিত ধাতুটি সরানো হয়। একটি হিটারের জন্য যা 40,000 ঘন্টা চালাতে হবে (প্রায় 5 বছরের একটানা পরিষেবা), 1.2 মিমি প্রাচীর 0.1-0.5 মিমি, সম্ভবত 1.0 মিমি থেকে কম হবে। এটি সাধারণত নিম্নচাপের বায়ু সিস্টেমের জন্য জরিমানা। বৃহত্তর যান্ত্রিক উদ্বেগ, তবে, প্রবাহ-প্রেরিত কম্পন। পাখনাযুক্ত টিউবগুলির বায়ু প্রবাহের জন্য একটি বিস্তৃত অভিক্ষিপ্ত এলাকা থাকে এবং 15-25মি/সেকেন্ডে ঘূর্ণি শেডিং পর্যায়ক্রমে স্ট্রেন সৃষ্টি করতে পারে যার ফলে পাখনা থেকে শিথ সংযুক্তি বা টিউবের স্থির প্রান্তে ক্লান্তি ফাটল হতে পারে। একটি পাতলা-প্রাচীরযুক্ত টিউবের ক্লান্তি জীবন একটি ঘন টিউবের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট কারণ একটি প্রদত্ত বিক্ষেপণের জন্য বিকল্প চাপের প্রশস্ততা দেয়ালের পুরুত্বের সাথে বিপরীতভাবে সম্পর্কিত। 12 মিমি বাইরের ব্যাসের একটি টিউব এবং 20 মি/সেকেন্ড এয়ারফ্লোতে 500 মিমি অসমর্থিত স্প্যানের জন্য, গণনাকৃত বিকল্প বাঁকানো স্ট্রেস একটি 1.2 মিমি প্রাচীরের জন্য 35 MPa এবং একটি 2.4 মিমি প্রাচীরের জন্য মাত্র 18 MPa-এর ক্রমানুসারে - দুইটির একটি গুণক দ্বারা হ্রাস। অ্যানিলড 316 স্টেইনলেস স্টিলের সহনশীলতার সীমা প্রায় 240MPa তাই উভয় মানই নিরাপদ। যাইহোক, পাখনার ঢালাই বা ঘূর্ণায়মান জয়েন্টগুলিতে চাপের ঘনত্ব 3-5 কারণের দ্বারা স্থানীয় চাপ বৃদ্ধি করতে পারে। এই ধরনের পরিস্থিতিতে একটি ঘন প্রাচীর ক্লান্তি ফাটল শুরুর বিরুদ্ধে একটি গুরুত্বপূর্ণ নিরাপত্তা মার্জিন। যান্ত্রিক অখণ্ডতার একটি সর্বনিম্ন বেধ আছে সর্বোচ্চ নয়। মোটা ক্লান্তি এবং ক্ষয় প্রতিরোধের জন্য ভাল.

থার্মাল রেজিস্ট্যান্স এবং ওভারহিটিং সীমাবদ্ধতা

ফিনড এয়ার হিটারে পুরু দেয়ালের কারণে তাপীয় শাস্তি তরল নিমজ্জন হিটারের চেয়ে খারাপ কারণ উল্লেখযোগ্যভাবে কম পরিবাহী তাপ স্থানান্তর সহগ (সাধারণত 500-তরলগুলির জন্য 5000 W/m2K বনাম)। সামগ্রিক তাপ প্রতিরোধের বায়ু-পার্শ্বের সীমানা স্তর দ্বারা প্রাধান্য পায়, যদিও আবরণ প্রতিরোধ এখনও গুরুত্বপূর্ণ। একটি পাখনাযুক্ত টিউবে তাপকে খাপের মধ্য দিয়ে র‌্যাডিয়ালি পাখনার গোড়ায় নিয়ে যেতে হয়। খাপের পুরুত্ব 1.2 মিমি থেকে 2.4 মিমি পর্যন্ত বৃদ্ধি করা হয়, যা পরিবাহী চ্যানেলের দৈর্ঘ্য দ্বিগুণ করে। 100 ডিগ্রিতে 316 স্টেইনলেস স্টিলের তাপ পরিবাহিতা হল 16.3 W/m·K। প্রতি মিমি বেধে অতিরিক্ত তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় 0.0037 মি 2 কে/ওয়াট। 15 মিটার/সেকেন্ডে বাতাসের পরিবাহী সহগ হল 120 ​​ওয়াট/মি 2 কে এবং বায়ু-পার্শ্বের রোধ হল 0.0083 মি 2 কে/ওয়াট। 1.2 মিমি প্রাচীরের পুরুত্ব বৃদ্ধি করলে মোট প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় 45% বৃদ্ধি পায়, যখন একই আবরণ তাপমাত্রায় তাপ উৎপাদন প্রায় 30% হ্রাস পায়। কিন্তু আরো গুরুত্বপূর্ণ, একটি প্রদত্ত বৈদ্যুতিক শক্তি ইনপুট জন্য, মোটা প্রাচীর প্রতিরোধের তারের তাপমাত্রা বৃদ্ধি প্রয়োজন। ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড নিরোধক (অভ্যন্তরীণ অস্তরক) জন্য তারের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা সাধারণত 800-850 ডিগ্রি। এই সীমার উপরে তারের অপারেটিং নিরোধক অবক্ষয় এবং অকাল হিটার ব্যর্থতার কারণ হবে। এইভাবে, একটি সর্বোচ্চ খাপের বেধ রয়েছে যার বাইরে অভ্যন্তরীণ তারের তাপমাত্রা প্রয়োজনীয় শক্তি ঘনত্বে টেকসই নয়। 50 ডিগ্রি খাঁড়িতে 20 m/s বাতাসে 3-5 W/cm2 ওয়াট ঘনত্বের (ফিনযুক্ত এলাকার উপর ভিত্তি করে) একটি সাধারণ ফিনযুক্ত 316 স্টেইনলেস স্টীল হিটারের জন্য, সর্বাধিক অনুমোদিত খাপের বেধ প্রায় 2.0-2.2 মিমি যাতে তারটি 800 ডিগ্রির নিচে বজায় রাখা যেতে পারে। এই পরিমাণের উপরে হিটারটিকে ডিরেটেড করতে হবে যার অর্থ একই বাতাসের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেতে দীর্ঘ বা বড় হিটার ব্যাঙ্ক।

উচ্চ-বেগ বায়ুপ্রবাহ - দৃশ্যকল্প-ভিত্তিক নির্বাচন নির্দেশিকা

নীচের সারণীটি বাতাসের বেগ, কণা লোডিং এবং প্রয়োজনীয় শক্তির ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে জোরপূর্বক বিমান পরিষেবায় ফিনযুক্ত 316 স্টেইনলেস স্টীল টিউবুলার হিটারগুলির জন্য সর্বাধিক খাপের বেধের সুপারিশ দেয়।

অপারেটিং কন্ডিশন এবং পাওয়ার ডেনসিটি মেকানিক্যাল এবং থার্মাল ট্রেড অফ সর্বাধিক অনুমোদিত প্রাচীর বেধ
বিশুদ্ধ বায়ু (কোনও কণা নেই) 10-15 m/s 4 W/cm2 বিরতিমূলক শুল্ক 1.5 মিমি ক্ষয় নগণ্য। ক্লান্তি চাপ কম। পাতলা প্রাচীর সর্বাধিক তাপ স্থানান্তর করতে দেয় এবং তারের তাপমাত্রা 800 o C এর নিচে রাখে। পাখনা সহ স্ট্যান্ডার্ড টিউবের বেধ।
লবণ স্প্রে বা আর্দ্র অম্লীয় বায়ু, 15-20 m/s, 3.5 W/cm², ক্রমাগত অপারেশন 1.8-2.0 মিমি ক্ষয়-ক্ষয় হার 0.03-0.05 মিমি/বছর. 2.0 মিমি 40,000 ঘন্টা ক্ষয় ভাতা 1.2-2.0 70 মিমি তাপমাত্রা অবশিষ্ট থাকে। তাপীয় সিমুলেশন দিয়ে পরীক্ষা করুন।
কণা (ধুলো, তন্তু), 20‑25 m/s, 3 W/cm2, কম্পনের উচ্চ বিপদ 2.2 মিমি ক্ষয় হার 0.10 মিমি/বছর পর্যন্ত. 50 % বনাম. 1.2 মিমি প্রাচীর বেধ বিকল্প ক্লান্তি চাপকে কমিয়ে দেয়। তারের তাপমাত্রা নিশ্চিত করতে ওয়াটের ঘনত্ব সীমিত করতে হবে<800 C. Expect 25-35 % decreased heat output per tube.
Very high velocity (>25 মি/সেকেন্ড) বা ক্রমাগত কণার প্রতিবন্ধকতা ফিনড ডিজাইনের জন্য প্রস্তাবিত নয় পাখনাগুলি কণা ক্যাচার, তারা দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। মোটা প্রাচীর (2.5-3.0 মিমি) বা সিরামিক সুরক্ষা সহ বেয়ার টিউবুলার হিটারে পরিবর্তন করুন। অপর্যাপ্ত ফিনড জ্যামিতি।
বিশুদ্ধ বাতাস, কম বেগ (5-10 m/s), যে কোনো বিদ্যুতের ঘনত্ব 1.2-1.5 মিমি কোনো ক্ষয় নেই, ক্লান্তি সমস্যা। পাতলা প্রাচীর একটি দ্রুত প্রতিক্রিয়া দেয়। 1.5 মিমি-এর বেশি পুরুত্ব উপাদানের অপচয় এবং কম দক্ষতা কোনো লাভ ছাড়াই।
প্রাচীরের বেধের পরিপূরক অতিরিক্ত ডিজাইন ফ্যাক্টর

উচ্চ বেগের বায়ু গরম করার ক্ষেত্রে, পাখনার নকশা, সংযুক্তির পদ্ধতি এবং সিস্টেম বিন্যাসের সাথে দেয়ালের বেধের একটি খুব শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া রয়েছে। প্রথমত, পাখনা সংযুক্তি – ব্রেজড বা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ঢালাই করা পাখনা যান্ত্রিকভাবে প্রসারিত পাখনার চেয়ে বেশি তাপ স্থানান্তর প্রদান করে এবং তারের তাপমাত্রা সীমা অতিক্রম না করে খাপকে কিছুটা ঘন করা যায়। দ্বিতীয়ত, পাখনার ঘনত্ব - পাখনা পিচ (প্রতি মিটারে পাখনার সংখ্যা কম) তাপ স্থানান্তর এলাকা হ্রাস করে কিন্তু চাপ হ্রাস এবং কম্পন উত্তেজনাও হ্রাস করে। নিম্ন পাখনার ঘনত্ব একটি প্রদত্ত তারের তাপমাত্রার জন্য একটি ঘন খাপের জন্য অনুমতি দেয়। তৃতীয়ত, ইনলেট এয়ার ফিল্টারিং - 10 µm-এর বেশি কণা অপসারণ 70-90% দ্বারা ক্ষয় হার হ্রাস করে, যা পাতলা, আরও তাপীয়ভাবে কার্যকর দেয়াল ব্যবহারের অনুমতি দেয়। চতুর্থ, টিউব সাপোর্ট স্পেসিং - অসমর্থিত স্প্যান 600 মিমি থেকে 300 মিমি পর্যন্ত হ্রাস করা আটটি ফ্যাক্টর দ্বারা প্রবাহিত কম্পন প্রশস্ততা হ্রাস করে, মোটা দেয়ালের ক্লান্তি সুবিধাকে অফসেট করে। অবশেষে, উপাদানের কঠোরতা - নির্দিষ্ট করে কোল্ড-ড্রন 316 স্টেইনলেস স্টীল (অ্যানিলডের চেয়ে বেশি ফলন শক্তি) বেধ না বাড়িয়ে ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়।

উপসংহার: বিমান পরিষেবার জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত বেধ নির্ধারণ করা

উচ্চ বেগের বায়ুপ্রবাহে ফিনযুক্ত 316 স্টেইনলেস স্টীল টিউবুলার হিটারের জন্য খাপের বেধের পছন্দ দুটি বিপরীত সীমাবদ্ধতার মধ্যে একটি ট্রেডঅফ। যান্ত্রিক স্থায়িত্বের জন্য ক্ষয় এবং ক্লান্তি সহ্য করার জন্য একটি মোটা প্রাচীরের প্রয়োজন হয় যখন তাপীয় সীমা সর্বাধিক পুরুত্ব আরোপ করে যার অভ্যন্তরীণ তারের তাপমাত্রা অনিরাপদ হবে। হালকা কণা লোডিং সহ 15-20 মি/সেকেন্ডে বেশিরভাগ শিল্প জোরপূর্বক বায়ু প্রয়োগের জন্য সম্ভাব্য সর্বাধিক হল 1.8-2.0 মিমি। ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড নিরোধকের জন্য 800 ডিগ্রি সীমার মধ্যে তারের তাপমাত্রা বজায় রাখার সময় এটি পর্যাপ্ত ক্ষয় সহনশীলতা এবং ক্লান্তি বাফার সরবরাহ করে। সাধারণভাবে ফিনড হিটারগুলি 25 মিটার/সেকেন্ডের বেশি বাতাসের বেগ বা প্রাচীরের পুরুত্ব নির্বিশেষে গুরুতর কণা লোডিং অবস্থার জন্য উপযুক্ত নয় এবং ডিজাইনারকে প্রতিরক্ষামূলক আবরণ বা অন্যান্য উপকরণ সহ বেয়ার টিউবুলার হিটার ব্যবহার করা উচিত। নির্দিষ্ট করার সময়, সর্বদা বায়ুর বেগ, পূর্বাভাসিত কণার ঘনত্ব, পাখনার ঘনত্ব এবং সর্বোচ্চ অনুমোদিত তারের তাপমাত্রা উল্লেখ করুন। এটি যান্ত্রিক নির্ভরযোগ্যতা এবং তাপীয় নিরাপত্তা উভয়ের সাথে মাত্রা নির্বাচনের সরাসরি সম্পর্কযুক্ত একটি সম্পূর্ণ উচ্চ বেগের বায়ু সামঞ্জস্যের মূল্যায়নে একটি মৌলিক প্রাচীর বেধের স্পেসিফিকেশন পরিবর্তন করে।