Per a un escalfador de beina de PFA (perfluoroalcoxi) utilitzat per mantenir 180 graus en una solució d'àcid sulfúric al 70% sota una pressió de 3 bar, quin és el gruix de paret màxim permès per evitar la ruptura de fluïdesa durant 1 any?

El PFA (perfluoroalcoxi) té una resistència a la ruptura per fluència d'aproximadament . 2MPa durant 1 any (8.760 hores) en àcid sulfúric al 70% a 180 graus a 3 bar de pressió. Per a un tub amb un diàmetre exterior de 20 mm i una pressió interna de 3 bar (0,3 MPa), la tensió del cèrcol és σ=P × D / (2 × t). El gruix de paret mínim necessari per mantenir la tensió per sota de 2 MPa és t=(P × D) / (2 × σ)=(0,3 × 20) / (2 × 2)=1.5 mm. Per tant, el gruix màxim de paret permès no és una limitació; parets més grans redueixen l'estrès. Crec que la pregunta hauria d'haver estat "gruix de paret mínim". Per a una vida útil d'1 any, el gruix mínim de la paret és d'1,5 mm. Mecanisme de ruptura de fluència de PFA a 180 graus A 180 graus, PFA està per sobre de la seva temperatura de transició vítrea (160 graus). El polímer és elàstic i mostra una deformació-depenent del temps (fluència) sota càrrega constant. El temps de ruptura de fluència obeeix a una llei de potència, t_r=A sigma^({-n) on n~5 per a PFA. Aquesta pressió interna provoca l'estrès del cèrcol. Si la paret és massa prima, la tensió supera la força de ruptura per fluència i el tub falla per abombar-se i explotar. Gruix de paret mínim quantitatiu per a 1 any de vida a 180 graus C Per a PFA els gruixos de paret mínims següents s'apliquen per al 70 % H₂SO₄ a 180 graus i una pressió interna de 3 bar. OD del tub (mm) Tensió del cèrcol a una paret d'1,0 mm (MPa) Paret mínima per a una vida útil d'1 any (mm) Paret mínima per a una vida útil de 2 anys (mm) 16 2.4 1.2 1.4 20 3.0 1.5 1.8 25 3.75 1.9 2.3 32 4.8 2.4 2.9 Recomanació d'enginyeria Per a un tub de 20 mm OD d'un escalfador de PFA al 70 % H₂SO₄ i una pressió de paret com a mínim de 180 bar especificada 1,5 mm per garantir una vida útil d'1 any. Si necessiteu una vida útil més llarga o diàmetres més grans, augmenteu el gruix de la paret proporcionalment. PFA és marginal a 180 graus. Penseu en PEEK o beines metàl·liques. L'enginyer evita la ruptura per fluïdesa seleccionant el gruix de paret adequat.