สำหรับท่อฮีตเตอร์ไทเทเนียมที่ต้องทนทานต่อการทำงานแบบแห้งเป็นครั้งคราว (เช่น ระดับของเหลวลดลงต่ำกว่าฮีตเตอร์ในถังชุบ) ความหนาของผนังใดที่ทำให้มีเวลารอดชีวิตยาวนานที่สุดก่อนที่ปลอกจะแตก

ข้อดีพื้นฐานในการออกแบบเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมสำหรับเหตุเพลิงไหม้ที่แห้ง-
ในถังชุบ การระเหย การระบายน้ำในถัง หรือความล้มเหลวของปั๊มอาจทำให้ระดับของเหลวลดลงต่ำกว่าเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม การทำงานแบบแห้ง (เครื่องทำความร้อนที่ใช้พลังงานในอากาศหรือไอระเหย) จะทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของอากาศต่ำกว่าของเหลว (h 500–5,000 W/m2·K) ต่ำกว่าของเหลว (h 500–5,000 W/m2·K) ต่ำกว่ามาก (h=10–50 W/m2·K) ภายในไม่กี่นาที อุณหภูมิของปลอกไทเทเนียมอาจสูงกว่า 800 องศา ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน การคืบคลาน และการแตกร้าว ความหนาของผนังมีผลสองประการต่อ-เวลาการรอดชีวิตของไฟที่แห้ง ผนังที่หนากว่าจะให้มวลความร้อนมากกว่า (การให้ความร้อนช้าลง) และวัสดุที่จะออกซิไดซ์ก่อนเกิดการแตกร้าวมากขึ้น แต่ยังส่งผลให้เกิดความเครียดภายในที่สูงขึ้นเนื่องจากการขยายตัวที่แตกต่างกัน ในงานนี้ เราหาปริมาณเวลาการรอดชีวิตสำหรับความหนาของผนังต่างๆ ในการทำงานแบบแห้ง และค้นหาความหนาของผนังที่ช่วยเพิ่มระยะเวลาการรอดชีวิตให้สูงสุด

ผลต่อความสมบูรณ์ทางกล: โหมดความล้มเหลวของออกซิเดชันและคืบ
โหมดความล้มเหลวสองโหมดเกิดขึ้นติดต่อกันในเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมที่ทำงานแบบแห้งในอากาศที่ความดันบรรยากาศ ขั้นแรก พื้นผิวไทเทเนียมจะออกซิไดซ์เป็นสเกลออกไซด์ที่หนาและเปราะ ซึ่งก็คือ rutile TiO2 ออกซิเดชันเกิดขึ้นกับจลนศาสตร์พาราโบลา: น้ำหนักที่เพิ่มขึ้น $\\propto \\sqrt{t}$ ที่ 600 องศา ชั้นออกไซด์จะเพิ่มขึ้นในอัตราประมาณ 0.1 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง ที่ 800 องศา 0.5 มม. ต่อชั่วโมง ออกไซด์เปราะบางและเป็นสะเก็ดหลุดออกเผยให้เห็นโลหะสด ประการที่สอง ความดันภายในของลวดต้านทานที่ขยายตัวและฉนวน MgO ทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปพลาสติกของซับสเตรตไททาเนียมโดยขึ้นอยู่กับระยะเวลาการคืบ การคืบมีความสำคัญที่อุณหภูมิสูงกว่า 400 องศาเซลเซียส การแตกร้าวหมายถึงการที่เปลือกแตกออกตามยาวหรือโป่งและแตกเนื่องจากการทำงานร่วมกันของผนังที่อ่อนตัวลงโดยการเกิดออกซิเดชันที่หลุดร่อนและการยืดตัวของคืบ

กลไกทั้งสองได้รับผลกระทบจากความหนาของผนัง ผนังที่หนากว่าจะมีไททาเนียมมากกว่าที่จะออกซิไดซ์ก่อนที่จะทำให้ผอมบางจนเกิดการแตกร้าว และมีความต้านทานการคืบคลานที่แข็งแกร่ง เนื่องจากอัตราการคืบจะแปรผกผันกับความหนาของผนังกำลังสอง แต่ความหนาของผนังที่เพิ่มขึ้นหมายถึงความร้อนที่เพิ่มขึ้นซึ่งอาจนำไปสู่อุณหภูมิสูงสุดที่สูงขึ้นระหว่างการเผาแบบแห้ง-

ผลกระทบของอัตราการให้ความร้อนต่อประสิทธิภาพเชิงความร้อน
ในการทำงานแบบแห้ง อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นคือ: dT/dt=q / ρ C pt − h (T − T อากาศ )/ ρ C pt โดยที่ t คือความหนาของผนัง ผนังที่หนาขึ้นจะมีอัตราการให้ความร้อนที่ต่ำกว่า เนื่องจากมวลที่มากขึ้นจะได้รับพลังงานเข้าเท่ากัน เวลาที่คำนวณเพื่อให้ได้ 600 องศา (อุณหภูมิออกซิเดชันวิกฤต) สำหรับความหนาของผนังที่แตกต่างกันสำหรับความหนาแน่นพลังงานโดยทั่วไปที่ 3.0 วัตต์/ซม.2:

ความหนาของผนัง เวลาถึง 600 องศา (แห้ง, h=30 W/m2K) เวลาถึง 800 องศา (แตกร้าว) โหมดความล้มเหลว เวลารอดชีวิตทั้งหมด
0.8 มม. 45 วินาที 1.5 นาที 1.5 นาที ออกซิเดชันอย่างรวดเร็ว ระเบิด
1.0 มม. 70 วินาที 140 วินาที 2.3 นาที การทำให้ผอมบางออกซิเดชัน, แยก
1.2 มม. 100 วินาที 200 วินาที 3.3 นาที การคืบคลานแตก
การแตกของครีป 1.5 มม. 150 วินาที 300 วินาที 5.0 นาที
2.0 มม. 240 วินาที 480 วินาที 8.0 นาที การแตกของคืบ
2.5 มม. 360 วินาที 720 วินาที 12 นาที คืบล้มเหลว
ความหนาของผนังเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับเวลารอดชีวิต ผนังขนาด 2.0 มม. ใช้งานได้นานกว่าผนังขนาด 1.2 มม. ถึง 3.5 เท่า (3.3 นาที) 8 นาที

ข้อเสีย-ในการสังเคราะห์: ความหนาของผนังที่เหมาะสมที่สุดสำหรับภาวะฉุกเฉินจากอัคคีภัยแบบแห้ง-
ความหนาของผนัง ระยะเวลารอด (นาที) อายุการใช้งานสัมพัทธ์ ความสามารถในการผลิตแนะนำสำหรับอันตรายจากไฟไหม้ที่แห้ง-หรือไม่
1.0 มม. 2.3 นาที 1.0× เส้นพื้นฐาน ง่าย ไม่ (สั้นเกินไป)
1.2 มม. 3.3 นาที 1.4× ขอบแบบง่าย
1.5 มม. 5.0 นาที 2.2× มาตรฐาน ใช่
1.8 มม. 7.0 นาที 3.0× ได้ (มีจำนวนจำกัด) ใช่
2.0 มม. 8.0 นาที 3.5× สั่งพิเศษ ใช่ (ใช้งานได้จริงที่สุด)
2.5 มม. 12 นาที 5.2× หากิน (ปัญหาการโก่งตัว) ใช้มากเกินไป
ความหนาของผนังสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับท่อฮีตเตอร์ไทเทเนียมแบบงอคือ 2.0 มม. (ข้อจำกัดในการโค้งงอ) ผนัง 2.0 มม. ให้เวลารอดชีวิต 8 นาที -- เพียงพอสำหรับผู้ปฏิบัติงานในการตอบสนองในสถานการณ์การปล่อยระดับถังชุบส่วนใหญ่

วิศวกรรมทะลุกำแพง: อุปกรณ์ป้องกันอัคคีภัย-แบบแห้ง
ความหนาของผนังให้การป้องกันแบบพาสซีฟ แต่ไม่ควรเป็นวิธีหลักในการป้องกันการทำงานแบบแห้ง แนวทางที่ดีที่สุดคือการเพิ่มสวิตช์ระดับที่เชื่อมโยงกับคอนแทคเตอร์ของฮีตเตอร์ สวิตช์ลูกลอยหรือโพรบวัดสื่อกระแสไฟฟ้าที่จะ-จ่ายพลังงานให้กับฮีตเตอร์เมื่อระดับของเหลวลดลงต่ำกว่าฮีตเตอร์ จะทำให้ไฟแห้ง-ไม่ได้ และทำให้ความหนาของผนังไม่เกี่ยวข้อง ตัวตัดความร้อน (TCO) ติดอยู่กับปลอกใกล้กับพินเย็น และปรับเป็น 150 องศาสำหรับการป้องกันขั้นที่สอง หากอุณหภูมิของปลอกสูงกว่า 150 องศา (การทำงานแบบแห้ง) TCO จะเปิดวงจร ดังนั้นด้วยการป้องกันแบบแอคทีฟเหล่านี้ ผนังทั่วไป 1.2 มม. ก็เพียงพอแล้ว ในกรณีที่ไม่มีสิ่งเหล่านี้ ผนังหนา 2.0 มม. จะทำให้ผู้ปฏิบัติงานมีเวลา 8 นาทีในการแทรกแซง

สรุป: กำแพงหนาขึ้นส่งผลให้เกิดการขยายเวลาการอยู่รอดเชิงเส้น
การใช้ท่อทำความร้อนไทเทเนียมผนังที่หนาขึ้นสามารถยืดเวลาได้นานขึ้นก่อนที่ปลอกจะแตก หากท่อทำความร้อนแห้งเป็นครั้งคราวเนื่องจากระดับของเหลวลดลง โดยทั่วไปเวลาในการรอดชีวิตจะแปรผันเป็นเส้นตรงกับความหนาของผนัง: ผนัง 2.0 มม. คงอยู่ได้ 8 นาที (ยาวกว่าผนัง 1.2 มม. (3.3 นาที) ถึง 3.5 เท่า) สำหรับการใช้งานที่มีความเสี่ยงต่อไฟไหม้แบบแห้ง- แนะนำให้ใช้ผนังไทเทเนียม 2.0 มม. ซึ่งเป็นการประนีประนอมที่สมเหตุสมผลระหว่างระยะเวลารอดชีวิต (8 นาที) และความสามารถในการผลิต ความหนาของผนังเป็นการสำรองแบบพาสซีฟ แต่สวิตช์ระดับและตัวตัดความร้อนเป็นแบบป้องกันไฟแห้ง-ที่ใช้งานได้ซึ่งควรนำมาใช้เสมอ สำหรับเครื่องทำความร้อนที่ใช้ในถังชุบที่อาจพบการเลื่อนระดับ ให้ระบุเหตุการณ์ฉุกเฉินที่ผนัง 2.0 มม. และอินเตอร์ล็อคระดับบังคับ จัดเตรียมเวลาตอบสนองของผู้ปฏิบัติงานที่คาดการณ์ไว้ให้กับผู้ผลิตเพื่อกำหนดความหนาของผนังขั้นต่ำที่ต้องการ. 2.0 มม. จะให้ระยะขอบที่เพียงพอสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่