Tvöfalda-aðgerðatækifærið
Rafefnafræðilegar frumur fyrir málmendurheimt, rafvinnslu og rafskilun krefjast bæði upphitunar og rafstraumsdreifingar. Venjulega eru þessar aðgerðir veittar af aðskildum íhlutum: dýfingarhitara fyrir hitastýringu og bakskautsplötu úr málmi eða möskva fyrir straumsöfnun. Þessir tveir þættir keppa um pláss innan klefans og krefjast sérstakrar uppsetningar, viðhalds og endurnýjunar.
Með því að sameina báðar aðgerðir í eina PTFE-samstæðu dregur það úr flækjustigi frumunnar, losar innra rúmmál fyrir rafskaut og útilokar tæringar- og mengunarvandamál aðskilda málmhitara. PTFE varmaskiptarörin eru breytt með leiðandi þáttum sem gera þeim kleift að þjóna sem bakskaut á meðan þau halda áfram að veita gufuhitun. Gufu- og rafrásirnar eru einangraðar hver frá annarri með veggjum PTFE slöngunnar.
Samþætta leiðarahönnunin
Grunnbyggingin er stöðluð PTFE varmaskiptar rör búnt. Til að bæta við straumsöfnunargetu er hvert rör búið ytra leiðandi lagi sem snertir vinnsluvökvann og safnar bakskautsstraumi. Leiðandi lagið verður að vera efnafræðilega samhæft við raflausnina, rafmagnssamfellt eftir lengd rörsins og varmaleiðandi til að leyfa hitaflutning frá gufunni inni í rörinu til vinnsluvökvans utan.
Nokkrar aðferðir veita leiðandi virkni. Grafít-PTFE samsett ermi-þunnt-veggað rör af grafít-fyllt PTFE-er sett yfir hvert hitarör. Grafítfylliefnið (15-25% miðað við rúmmál) veitir nægilega rafleiðni fyrir straumsöfnun (viðnám u.þ.b. 0,1-1,0 Ω·cm) á meðan viðheldur efnaóvirku PTFE fylkisins. Samsetta hulsan er í náinni snertingu við hitarörsvegginn fyrir hitaleiðni.
Að öðrum kosti er götótt títan eða níóbím net vafið utan um hvert rör, haldið á sínum stað með PTFE festihringjum. Netið veitir mikla leiðni og endingu, þar sem PTFE rörið veitir tæringarhindrun milli vinnsluvökvans og innri gufu. Möskvahlutarnir á aðliggjandi rörum eru raftengdir með stökkvírum til að mynda bakskautsrútuna.
| Hönnunarfæribreyta | Forskrift |
|---|---|
| Leiðandi lag efni | Grafít-fyllt PTFE samsett efni eða títan/níóbíum möskva |
| Samsett viðnám | 0,1-1,0 Ω·cm (grafít-PTFE) |
| Mesh efni | Títan stig 2 eða níóbíum (raflausn-háð) |
| Raftengingaraðferð | Jumper vír á milli rör hluta; strætótenging við haus |
| Gufu-til-raflausnareinangrun | PTFE rörveggur (rafmagnsstyrkur > 18 kV/mm) |
| Straumþéttleiki við yfirborð rörsins | 50-200 A/m² (háð forriti) |
| Hámarks vinnsluhitastig raflausna | 260 gráður (PTFE takmörk) |
| Hitaafköst | 90-95% af samsvarandi óleiðandi röri (smá viðbótarvarmaviðnám frá leiðandi lagi) |
Rafeinangrunarhönnunin
Gufan inni í PTFE rörunum er rafeinangruð frá vinnsluvökvanum með PTFE rörveggnum. Gufuveitu- og þéttivatnsleiðslan verður einnig að vera rafeinangruð frá bakskautsrútunni. Rafmagnsflansar eða einangrandi spólustykki við gufu- og þéttitengingar rjúfa málmsamfellu, sem tryggir að kaþódiskur straumur flæði í gegnum fyrirhugaðar strætótengingar, ekki í gegnum gufusleiðslurnar til jarðar.
Leiðandi lagið á hverju röri er tengt við bakskautsstöng sem er fest á stoðgrind varmaskipta en rafeinangruð frá grindinni. Rútustöngin er tengd við neikvæða tengi afriðanda. Öll samsetningin er hönnuð þannig að eina straumleiðin frá raflausninni að afriðlinum er í gegnum leiðandi rörflötin og bakskautsbrautina-það eru engar villustraumsleiðir til jarðar.
Thermal-fínstilling á rafafköstum
Leiðandi lagið bætir við lítilli hitauppstreymi á milli gufu-hitaðs rörveggsins og raflausnarinnar. Fyrir grafít-PTFE samsetta hulsuna í 0,5 mm þykkt er viðbótarhitaviðnám um það bil 0,001-0,002 m²·K/W, sem dregur úr heildar U-gildi um 5-10%. Yfirborð varmaskiptisins er aukið um sama hlutfall til að bæta upp, sem tryggir að hönnunarvarmaskyldan sé uppfyllt.
Straumdreifingin yfir slöngubúntið er stjórnað af rafviðnámi leiðandi lagsins og raflausnarinnar. Slöngur lengra frá bakskautsrútutengingunni upplifa örlítið meiri viðnámsleið. Þykkt leiðandi lagsins og stökkvírsmælirinn eru valdir til að takmarka spennufallið yfir búntið við minna en 50 mV við hönnunarstrauminn, sem tryggir samræmda straumdreifingu.
Samantekt
PTFE varmaskiptir breyttur með ytra leiðandi lagi þjónar bæði sem vinnsluhitari og bakskautstraumsaflari í rafefnafræðilegum frumum. Grafít-fylltar PTFE samsettar ermar eða tæringarþolnar- málmnet veita leiðandi virkni en viðhalda efnafræðilegu óvirku. PTFE rörveggurinn einangrar gufurásina frá rafrásinni. Tvöföld-aðgerðahönnunin dregur úr flækjustigi frumunnar og útilokar aðskilda málmhitara sem tæringar- og mengunargjafa.
Verkfræðiaðstoð fyrir samsetta hitara-rafskauta PTFE varmaskiptahönnun er fáanleg þegar fram kemur efnafræði salta, rekstrarhitastig, kröfur um straumþéttleika og rúmfræði frumunnar.
