Þegar títanhitastöngur er notaður til að bræða þrívítt nítratsalt (NaNO₃-KNO₃-Ca(NO₃)₂) við 400 gráður, hvernig breytir kalsíumjónainnihaldið oxíðslosunarhraða meðan á frystingu-þíðahringjum stendur?

Þrír nítratsaltsamsetningar með kalsíumnítrati (Ca(NO3)2) eru notaðar sem hitaflutningsvökvi í óblandaðri sólarorku og varmageymslukerfi. Við 400 gráður er saltið bráðið og oxast. Títan hitastangir mynda hlífðar títantvíoxíð (TiO₂) lög. Hins vegar, meðan á frystingu-þíðingarlotum stendur (kæling til að frysta saltið, síðan endur-hitun) sameinast kalsíumjónirnar úr saltinu við títanoxíðið til að mynda kalsíumtítanat (CaTiO 3 ) á yfirborði kvarðans. Til dæmis er hitastækkunarstuðull kalsíumtítanats um 11-12 × 10-6 / gráðu, títantvíoxíð hefur hitastækkunargildi 7-8 × 10-6 / gráðu og títanmálmur 8,6 × 10-6 / gráðu. Slíkt ósamræmi veldur sprungu við hitauppstreymi. Því hærra sem kalsíuminnihald saltblöndunnar er, því hraðar verður speglun oxíðsins. Við 20% kalsíuminnihald er 0,3–0,5 µm af málmi fjarlægð í hverri frysti-þíðingarlotu en við 5% kalsíuminnihald er aðeins 0,05–0,10 µm fjarlægt.

Verkunarháttur kalsíums-framkallaðs oxíðs við hitauppstreymi

Ca-jónirnar síast inn í TiO2 kvarðann til að mynda CaTiO3-ríkt ytra lag við útsetningu fyrir bráðnu salti við 400oC. CaTiO 3 lagið minnkar minna við kælingu en TiO 2 og títan málmur undir vegna hærri varmaþenslustuðuls. Þetta misræmi leiðir til togspennu við viðmótið. Þessi spenna veldur sprungum og spjöllum á kalksteininum við storknun (frystingu) og síðari{11}}upphitun. The spalled hlutar afhjúpa nýtt títan sem oxast hratt. Sambland af oxíðflögnun og endur-oxun leiðir til þess að lítið magn af títan er fjarlægt í hverri frysti-þíðingarlotu. Sprengingarhraði er í réttu hlutfalli við kalsíuminnihald saltsins og stærð hitastigsbreytingarinnar.

Kalsíuminnihald og lotufjöldi á móti magnbundnu spörunarhlutfalli

Stýrð prófun á 2. stigs títani í þrívíðu nítratsalti með mismunandi kalsíuminnihaldi, sem gangast undir 100 frost-þíðingarlotur (25 gráður → 400 gráður → 25 gráður, 2-klukkutíma við hitastig), hefur verið notuð til að ákvarða oxíðslosunarhraða. Við 0% kalsíum (tvöfaldur NaNO₃-KNO₃ salt) er oxíðsletting 0,5-1,0 µm á 100 lotur, kvarðinn helst viðloðandi og málmtap er lítið. Staðbundin sprunga á sér stað við kvarðagalla og með 5% kalsíumlosun eykst speglun í 2-5 µm á 100 lotur. Brotnun er 8–15 µm/100 lotur við 10% kalsíum og 10–30% af kvarðalosun í hverri lotu. Fyrir 15% kalsíum er sprungan 20-35 µm á 100 lotur og kvarðinn er algjörlega spunninn eftir 300-500 lotur. Við 20% kalsíum (dæmigert þrískipt samsetning) er losun allt að 30–50 μm á 100 lotum, en málmtap er 0,15–0,25 mm á 1.000 lotur. Gert er ráð fyrir götun eftir 6.000–10.000 lotur fyrir 1,5 mm veggþykkt og 20% ​​kalsíumsalt.

Áhrif hitasveiflu og hringrásartíma á hlauphraða

Styrkur spörunar er mjög undir áhrifum af umfangi hitabreytinga og lengd lotunnar. Oxíðlosun er 8–15 μm á 100 lotur fyrir 10% kalsíuminnihald með 375 gráðu hitasveiflu (25 gráður til 400 gráður), eða 3.300–6.300 lotur til að fjarlægja 0,5 mm af málmi. Með því að auka sveifluna í 500 gráður (100 gráður til 600 gráður) við sama kalsíumstyrk eykst spörun í 20-40 µm/100 lotur. Þetta dregur úr lotunum niður í 0,5 mm tap í 1.250-2.500. Losun 30-50 µm á 100 lotur fyrir 20% kalsíum, 375 gráðu sveiflu 1.000-1.700 lotur í 0,5 mm tap Með 20% kalsíum og sveiflu upp á 500 gráður er losunin 50–80 µm í 100 lotur, og {36 lotur eru nauðsynlegar á 100 lotur, og {36} fyrir tap upp á 0,5 mm. Aukinn dvalartími við hitastig (8 klst. á móti . 2 klst.) leiðir til 30-50% meiri spuna vegna aukinnar framleiðslu kalsíumtítanats.

Nítratsalthitarar Kalsíuminnihald og hringrásarlíf Tilvísun

Ráðleggingar um ásættanlegt kalsíuminnihald í nítratsalti í samræmi við áætlaðan fjölda frystingar-þíðingarlota, æskilegan endingartíma hitara og veggþykkt fyrir 2. stigs títan eru gefnar upp í töflu 1.

Fjöldi frystingar-þíðingarlota/ár sem krafist er endingartíma (ár) Hámarks leyfilegt kalsíuminnihald (%)Vænt málmtap á ári (mm) Ráðlagður veggþykkt (mm) 10 20 15 0.03–0.05 1.5 50 10 10 0.04–0.08 1.5 100 10 10 0.08–0.15 2.0 100 5 15 0.10–{{5}{7) (daglega}}}–{8. (tvíundarsalt) 0,02–0.04 2.0 Verkfræði utan stjórn á kalsíuminnihaldi

Gæði títan eru mikilvæg fyrir sprunguþol. Gráða 7 (palladíum stöðugt) þróar meira viðloðandi oxíð vegna palladíumauðgunar á skala-málmskilum og sýnir 30-50% minnkun á speglun samanborið við 2. stig við jöfn kalsíumgildi. Veggþykktin er efnisforði. Til dæmis endist 2,0 mm veggur með 0,10 mm á ári málmtapi vegna sprungu í 20 ár. Upphitunar- og kælihraðinn hefur áhrif á losunina, þar sem hægur rampur við 2 gráður/mín. dregur úr hitaálagi og losun um 50-70% samanborið við hröð ramping við 10 gráður/mín. Hindrar, eins og magnesíumoxíð sem er bætt í magni 0,5 til 1,0 prósent við saltið, keppa við kalsíum um að hvarfast við títanoxíð og draga þannig úr myndun kalsíumtítanats.

Gerir vel-upplýsta forskrift

Ef gert er ráð fyrir meira en 100 lotum á ári, takmarkaðu kalsíuminnihaldið við 10% hámark fyrir stig 2 eða 15% fyrir stig 7. • Þríbundið nítratsalt með frostþíðingu • Títan hitastöng Fyrir daglega hjólreiðar (365 lotur á ári), mælum við með tvíundarsalti (NaNO3)- Grade7KNO hita 2,5 mm veggþykkt. Til að koma í veg fyrir hitalost meðan á notkun stendur skaltu stjórna hitunar- og kælihraðanum við 2-3 gráður/mín.. 4.1.3. Saltrennsli og skoða yfirborð hitari árlega með tilliti til sýnilegrar oxíðflögnunar í formi flögnunar eða ryks og/eða mæla veggþykkt með úthljóði ef það er til staðar. Ef málmtap fer yfir 0,2 mm á ári skal minnka kalkinnihald eða nota 7. stig. Verkfræðingar stjórna hraða oxíðsspillingar og auka endingu títanhitastönga í frysti-þíðingu hringrás með því að breyta kalsíumjónainnihaldi nítratsaltblöndunnar.