رسانایی حرارتی سیلیس ذوب شده: مقادیر، روندهای دما و نکات خرید

یک سازنده کوره یک بار رسانایی حرارتی یک لوله کوارتز شفاف 120 میلی متری را درخواست کرد و سه پاسخ مختلف را در یک بعد از ظهر دریافت کرد: 1.3، 1.38 و 2.6 W/(m·K). هر سه صادق بودند. اولین مورد از یک خط کاتالوگ دمای اتاق، دومی از یک مقدار کتابچه راهنمای اندازه گیری شده در 25 درجه سانتیگراد، و سومی از یک آزمایش داخلی در 900 درجه سانتیگراد که در آن تابش مادون قرمز بی سر و صدا به انتقال حرارت پیوسته بود.

پاسخ کوتاه این است که رسانایی حرارتی سیلیس ذوب شده حدود 1.38 W/(m·K) در دمای اتاق، تقریباً یک پنجاهم از فولاد ضد زنگ و کسری کوچک از آلومینا متراکم است. این یکی از پایین‌ترین مقادیر در بین شیشه‌های اکسید جامد است و ثابت نمی‌ماند: با افزایش دما، تعداد آن‌ها بالا می‌رود و به بالای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد، سهم فزاینده‌ای از گرما به جای ارتعاش شبکه، از طریق تشعشع از شیشه عبور می‌کند.

همین جمله تنها منجر به بیشتر پیامدهای مهندسی می شود. رسانایی کم به معنای شیب تند روی دیوار، گرم شدن آهسته و گرمایی است که نزدیک به جایی که آن را قرار می دهید باقی می ماند. همچنین به این معنی است که یک پنجره کوارتز رو به یک لامپ 3 کیلوواتی گرم و در طرف دیگر نسبتاً خنک کار می کند، که درست تا زمانی که گرادیان از مقداری که ماده می تواند زنده بماند مفید است. آنچه در ادامه می‌آید اعداد، نحوه تغییر آنها با دما، و مواردی که باید قبل از انتشار سفارش خرید با یک سازنده سیلیس ذوب شده تأیید شود را پوشش می‌دهد.

رسانایی حرارتی سیلیس ذوب شده: اعدادی که خریداران در واقع استفاده می کنند

سیلیس ذوب شده شفاف 1.38 W/(m·K) در 25 درجه سانتیگراد در مراجع استاندارد، با باند کاری عملی در حدود 1.3 تا 1.4 W/(m·K) بسته به درجه، محتوای هیدروکسیل و روش آزمایش ذکر شده است. شیشه بوروسیلیکات 3.3 نزدیک 1.2، شیشه شناور سودا-آهک نزدیک به 1.0، آلومینا متراکم 96 درصد نزدیک به 20 تا 25، و فولاد ضد زنگ 304 نزدیک به 16. مس، تقریباً در 400، بخشی از همین گفتگو نیست.

رقمی که با رسانایی اشتباه می شود، انتشار حرارتی است و این سردرگمی باعث خطاهای طراحی واقعی می شود. رسانایی بیان می کند که چه مقدار گرما از یک واحد ضخامت در یک گرادیان واحد عبور می کند. انتشار سرعت تغییر دما را در بدن توصیف می کند. برای سیلیس ذوب شده، نفوذ پذیری تقریباً 0.85 میلی‌متر مربع بر ثانیه است که برای دیوار 6 میلی‌متری به معنای زمان پاسخ حرارتی در حدود 40 ثانیه است. یک پنجره کوارتز فوراً دمای هر چیزی را که به آن نگاه می‌کند نمی‌پذیرد، و این تاخیر اغلب ملکی است که شما واقعاً می‌خرید.

دو عادت این اعداد را به جای تزئینی قابل استفاده می کند. ابتدا، همیشه بپرسید که این مقدار در چه دمایی اندازه‌گیری شده است، زیرا یک عدد دمای اتاق که بر روی دیوار کوره 1000 درجه سانتی‌گراد اعمال می‌شود، جریان گرما را کم‌تر نشان می‌دهد. دوم، واحدها را صاف نگه دارید: 1 W/(m·K) برابر است با 6.93 BTU·in/(ft²·hr·°F)، بنابراین تأمین‌کننده‌ای که 9.6 را در واحدهای امپراتوری نقل می‌کند، همان موادی را که 1.38 در متریک نقل می‌کند، توصیف می‌کند.

1.38 W/(m·K) را به عنوان نقطه شروع دمای اتاق در نظر بگیرید، نه به عنوان عددی که یک منطقه گرم را با آن طراحی می کنید.

چرا ارزش کم است: یک شبکه آمورف بدون الکترون آزاد

گرما در جامدات از دو مسیر حرکت می‌کند: الکترون‌های آزاد و ارتعاشات شبکه‌ای که به فونون معروفند. فلزات دارای تعداد زیادی الکترون آزاد هستند، به همین دلیل است که مس به 400 W/(m·K) می رسد. سیلیس ذوب شده اساساً هیچ ندارد، بنابراین تمام بار بر دوش فونون هایی است که از طریق یک شبکه بی نظم سیلیکون-اکسیژن حرکت می کنند. بی نظمی نکته اینجاست. هر انحراف در آرایش چهار وجهی Si-O یک فونون را پراکنده می کند و مسیر آزاد متوسط ​​آن را کوتاه می کند و مسیرهای آزاد متوسط ​​کوتاه مستقیماً به رسانایی کم تبدیل می شوند.

همچنین به همین دلیل است که سیلیس ذوب شده بسیار متفاوت از کوارتز کریستالی رفتار می کند. کریستال کوارتز مرتب می شود، بنابراین فونون ها بیشتر حرکت می کنند و رسانایی آن بسته به جهت کریستال تقریباً به 6 تا 10 W/(m·K) می رسد. سیلیس ذوب شده ایزوتروپیک است: یک مقدار در هر جهت، هیچ محوری برای نگرانی وجود ندارد. برای یک طراح، این همسانگردی یک هدیه کوچک است، زیرا یک لوله کشیده، یک دیسک فشرده و یک صفحه ماشینکاری شده، همگی بدون توجه به جهت، گرما را یکسان هدایت می کنند.

چه چیزی باعث حرکت عدد در خانواده می شود

خلوص کمتر از ساختار اهمیت دارد. سیلیس ذوب شده شفاف تجاری معمولاً بالای 99.9٪ SiO2 است و کسر باقیمانده برای ایجاد مسیرهای رسانا بسیار کوچک است. چیزی که مقدار اندازه گیری شده را تغییر می دهد محتوای هیدروکسیل، جمعیت حباب و تاریخچه حرارتی قطعه است. مواد هیدروکسیل بالا ساخته شده توسط همجوشی شعله چندین صد پی پی ام OH حمل می کنند، در حالی که گریدهای OH کم ذوب شده الکتریکی و مصنوعی به زیر 10 ppm می رسند. این تفاوت‌ها به سختی رسانایی را در دمای اتاق حرکت می‌دهند، اما انتقال مادون قرمز را تغییر می‌دهند، که میزان گرمای تابش شده از قطعه را در دمای بالا تغییر می‌دهد.

حباب ها به عنوان حفره های کوچک عمل می کنند. درجه مات حباب‌دار شدید نور را پراکنده می‌کند و همچنین مسیرهای گرما را قطع می‌کند و رسانایی مؤثر آن می‌تواند در آزمایش حالت پایدار کمی پایین‌تر باشد. یک طراحی حرارتی حول آن تفاوت برنامه ریزی نکنید. کلاس حباب اول یک مشخصات با کیفیت و نوری است، یک درجه حرارتی در مرحله دوم.

پوشش یک گفتگوی جداگانه است. یک پوشش انعکاسی یا جذب کننده تعادل انرژی سطح و در نتیجه دمای قطعه را تغییر می دهد، اما رسانایی توده سیلیس زیر آن را تغییر نمی دهد. هنگامی که یک تامین کننده رسانایی متفاوتی را پس از پوشش گزارش می دهد، آنها یک اندازه گیری سیستم را توصیف می کنند، نه یک ویژگی مواد.

سیلیس ذوب شده گرما را تنها از طریق فونون ها هدایت می کند، بنابراین اختلال ساختاری، نه خلوص شیمیایی، رسانایی آن را نزدیک به 1.38 W/(m·K) نگه می دارد.

رسانایی حرارتی سیلیس ذوب شده در مقابل دما

هر طراحی منطقه گرم در نهایت یک سوال را می پرسد: چه اتفاقی برای عدد در 800 درجه سانتی گراد می افتد. در دمای زیر حدود 500 درجه سانتیگراد، افزایش متوسط ​​است و عمدتاً یک اثر شبکه ای است، با انبساط مواد، انتقال فونون کمی کارآمدتر می شود. بالاتر از آن نقطه، انتقال تابشی در سراسر ضخامت به جریان گرمای اندازه گیری شده اضافه می کند و رسانایی ظاهری سریعتر بالا می رود.

قرائت عملی این است که قطعه ای که در دمای اتاق 1.38 درجه بندی شده است ممکن است مانند 2.0 تا 2.4 W/(m·K) در ناحیه کاری یک کوره انتشاری رفتار کند، که 45٪ تا 70٪ افزایش در جریان گرما برای ضخامت دیواره یکسان است. در لوله‌های کوره‌ای با قطر بزرگ، این به ندرت طراحی مکانیکی را تغییر می‌دهد، اما مدل حرارتی پشت منطقه‌بندی بخاری و رمپ‌های گرمایش را تغییر می‌دهد. مهندسانی که عایق را اندازه می‌کنند یا دمای هوای سرد را فقط با استفاده از شکل کاتالوگ پیش‌بینی می‌کنند، تمایل دارند تلفات را کمتر پیش‌بینی کنند.

وابستگی به ضخامت دام دوم است. یک دیسک نازک به ازای واحد حجم، گرما را به صورت مؤثرتری نسبت به یک بلوک ضخیم در سرتاسر سطوح خود ساطع می‌کند، بنابراین یک صفحه 2 میلی‌متری و یک بلوک 30 میلی‌متری می‌توانند مقادیر ظاهری متفاوتی را از همان خانه آزمایشی برگردانند. وقتی دو تامین کننده را با هم مقایسه می کنید، مانند هندسه و مانند دما مقایسه کنید، یا این مقایسه بی معنی است. برای قطعاتی مانند پاکت بخاری مادون قرمز و مجموعه های شیشه دید، مقدار را در دمای واقعی سرویس و در صورت امکان، روش مورد استفاده را بخواهید.

بالاتر از حدود 1100 درجه سانتیگراد بحث حرارتی شروع به از دست دادن اولویت به devitrification می کند. تشکیل کریستوبالیت، که اغلب در اثر آلودگی سطحی از مواد قلیایی یا بقایای جابجایی بذر می شود، ساختار و رفتار انبساط حرارتی را تغییر می دهد. ماده ای که به طور قابل پیش بینی در دمای 900 درجه سانتیگراد گرما را انجام می دهد، پس از خیساندن طولانی در دمای 1200 درجه سانتیگراد دیگر همان ماده نیست.

مناطق گرم را با رسانایی در دمای سرویس طراحی کنید و انتظار داشته باشید چیزی نزدیک به دو برابر دمای اتاق نزدیک به 800 درجه سانتیگراد باشد.

رسانایی کم در داخل قطعات واقعی چه می کند

اعداد تنها زمانی مفید می شوند که بر روی یک جزء نگاشت شوند. همان 1.38 W/(m·K) رفتار بسیار متفاوتی را در یک پنجره، یک لوله کوره، یک بوته و یک پوشش بخاری ایجاد می‌کند، زیرا هندسه تعیین می‌کند که چقدر گرما برای عبور از مواد کم وجود دارد.

ویندوز، عینک بینایی و ویوپورت

نما یک دیوار نازک با اختلاف دمای زیاد در سراسر آن است. رسانایی کم سطح بیرونی را برای یک حلقه O یا واشر گرافیتی به اندازه کافی خنک نگه می دارد، مشروط بر اینکه بار تابشی شدید نباشد. شیب، نه دمای مطلق، چیزی است که معمولاً قطعه را از کار می‌اندازد، و یک دیسک 5 میلی‌متری نسبت به یک دیسک 25 میلی‌متری در محیطی بسیار سخت‌تر زنده می‌ماند، زیرا بخش نازک‌تر نمی‌تواند همان تنش داخلی را ایجاد کند. سطوح صیقلی نیز متفاوت از سطوح زمین تابش می کنند، بنابراین دو پنجره از نظر بصری مشابه می توانند در دماهای متفاوت کار کنند.

پنجره و صفحه شیشه ای کوارتز با خلوص بالا پنجره کوارتز با خلوص بالا برای کاربردهای دریچه و کوره، مقاومت در برابر شوک حرارتی و انتقال نوری را در جایی که دیوارهای نازک و پایدار مهم هستند ارائه می‌کند. مشاهده محصول →

لوله های کوره و آسترهای فرآیند

در یک لوله کوره افقی یا عمودی، گرما از عناصر بیرونی می رسد و باید از دیوار عبور کند تا به ویفر یا نمونه برسد. یک دیواره با رسانایی کم این انتقال را کند می کند، که پروفیل حرارتی را در امتداد لوله صاف می کند و جریمه منطقه بندی ناهموار بخاری را کاهش می دهد. این مبادله در حین افزایش و سرد شدن ظاهر می شود، زمانی که انتشار آهسته از طریق دیوار سرعت حرکت فرآیند را محدود می کند. برای کاربردهای کوره 200 میلی‌متری و 300 میلی‌متری، دیوار همچنین باید از نظر ابعادی در طول هزاران چرخه ثابت بماند، که به جای بحث رسانایی، یک سؤال انبساط حرارتی است.

لوله کوارتز شفاف برای کاربردهای کوره و لامپ لوله کوارتز با خلوص بالا با محتوای هیدروکسیل کم و ضریب عبور بالا، مناسب برای استفاده در کوره و لامپ که در آن ثبات حرارتی و هندسه مهم است. مشاهده محصول →

بوته ها در رشد کریستال

یک بوته سیلیس ذوب شده که مذاب سیلیکون را نگه می دارد به اندازه یک ظرف یک وسیله انتقال حرارت است. دیوار باید گرمای کافی را برای حفظ مذاب در دمای مناسب و در عین حال مقاومت در برابر تنش حرارتی بار و کشش ارائه دهد. از آنجایی که رسانایی پایین است، دیواره بوته بخش مهمی از مقاومت حرارتی بین بخاری و مذاب می شود و این مقاومت یکی از دلایلی است که طراحی کوره در اطراف بوته به همان اندازه دقیق است.

بوته کوارتز با خلوص بالا برای سیلیکون خورشیدی بوته کوارتز ذوب شده با خلوص بالا برای سیلیکون تک کریستالی درجه خورشیدی، موجود در اندازه های 14 تا 28 اینچی با دقت ابعادی بالا برای مهار مذاب در دمای بالا. مشاهده محصول →

پاکت بخاری مادون قرمز

یک لوله کوارتز در اطراف یک فیبر کربن یا رشته تنگستن کار غیر معمولی دارد: باید انرژی تابشی را به بیرون منتقل کند و در عین حال در نقطه داغ محلی رشته زنده بماند. رسانایی کم باعث می شود که سطح لوله از ردیابی بیش از حد دمای فیلامنت جلوگیری کند و همین ویژگی باعث می شود انتهای لوله در جایی که درپوش ها و سرب ها قرار دارند خنک تر شوند. سازندگان بخاری معمولاً بیشتر به انتقال در باند 1 تا 4 میکرومتر اهمیت می دهند تا رسانایی، اما رقم حرارتی همچنان تعیین می کند که چه مقدار گرما در طول لوله به اتصالات انتهایی هدایت می شود.

رسانایی کم برای شما یک چهره بیرونی خنک و یک پروفایل حرارتی صاف‌تر می‌آورد و شما را در زمان رمپ و سرعت خنک‌کننده شارژ می‌کند.

شوک حرارتی: جایی که رسانایی و انبساط به هم می رسند

رسانایی به تنهایی هرگز بخشی را نمی شکند. با انبساط بخشی را می شکند. رقم استاندارد شایستگی مقاومت در برابر شوک حرارتی، نسبت استحکام به حاصلضرب مدول و ضریب انبساط است که برای نسبت پواسون تنظیم شده است. برای سیلیس ذوب شده، این محاسبه نزدیک به 1000 کلوین اختلاف دمای لحظه ای قابل تحمل را نشان می دهد. برای شیشه های سودا آهکی که ضریب انبساط آن تقریباً شانزده برابر بیشتر است، همین محاسبه نزدیک به 60 کلوین است.

این تضاد به همین دلیل است که یک لوله کوارتز را می توان از کوره 1000 درجه سانتی گراد به هوای اتاق کشید بدون اینکه خرد شود، در حالی که یک شیشه آهک سودا در چرخه ماشین ظرفشویی دوام نمی آورد. همچنین به همین دلیل است که شهرت گاهی اوقات از واقعیت پیشی می‌گیرد. شکل شایستگی سطح کاملی را به خود می گیرد و قطعات واقعی دارای علائم سنگ زنی، خراش، مهره های جوش و آلودگی هستند. خراش عمیق ناشی از یک لوله کش بی دقت استحکام را به صورت موضعی کاهش می دهد و می تواند حاشیه 1000 کیلویی را به حاشیه 200 کیلویی تبدیل کند.

چرا ضخامت دیوار قانون را تغییر می دهد؟

دیوارهای ضخیم گرمای بیشتری را ذخیره می‌کنند، شیب تندتری را تحت همان کوئنچ ایجاد می‌کنند و بنابراین در اختلاف دمایی کمتر از دیواره‌های نازک شکست می‌خورند. یک آستین کوارتز دیواره سنگین که برای فرآیند 900 درجه سانتیگراد رتبه بندی شده است ممکن است خنک شدن سریع را تحمل کند که بخش 10 میلی متری از همان ماده تحمل نمی کند. این همان جایی است که رقم انتشار حفظ می شود: هر چه حرارت کندتر از دیوار عبور می کند، سطح طولانی تری گرم می ماند در حالی که فضای داخلی سرد می ماند و تنشی که بین آنها ایجاد می شود بیشتر می شود.

بازپخت اهرم دیگر است. قطعات ساخته شده تنش پسماند ناشی از شعله کاری، خمش و ماشینکاری را تحمل می کنند. یک چرخه بازپخت مناسب در نزدیکی نقطه آنیل، استرس را قبل از اینکه قطعه وارد سرویس شود، از بین می‌برد، و این یکی از جزئیاتی است که ارزش آن را دارد که صریحاً به جای فرض کردن، مشخص شود.

سیلیس ذوب شده از شوک حرارتی شدید جان سالم به در می‌برد، زیرا ضریب انبساط آن بسیار ناچیز است، اما آسیب‌های سطحی و دیواره‌های سنگین بیشتر این حاشیه را از بین می‌برند.

جایی که رسانایی پایین کمک می کند، و جایی که آسیب می رساند

این کمک می کند تا هر جا که می خواهید گرما بماند یا به آرامی حرکت کند. ظروف آزمایشگاهی کوارتز روی یک صفحه داغ به آرامی گرم می شوند و نمونه را در نقطه تماس نمی سوزانند. اسپیسرهای عایق کوارتز از نشت ناحیه گرم به مجموعه سرد جلوگیری می کنند. پنجره‌های کوارتز در جلوی لامپ‌ها و حسگرها، محیط گرم را از محیط حساس جدا می‌کنند و رسانایی کم، بخشی از این وظیفه را در کنار نقطه نرم شدن بالا بر عهده دارد.

هر جا که نیاز به گرما داشته باشید درد می کند. یک پنجره نوری پرقدرت که حتی کسری از یک کیلووات را جذب می کند، گرما را در وسط دیافراگم جمع می کند زیرا لبه نمی تواند آن را با سرعت کافی تخلیه کند. در الکترونیک، رسانایی بسیار پایین کوارتز ذوب شده یکی از دلایلی است که انتخاب نامناسبی برای بسترهای مدار پرقدرت است، محدودیتی که حتی در مواد مرجع عمومی ذکر شده است. اپتیک های لیزری نیز با همین مشکل روبرو هستند: جذب مرکز را گرم می کند، رسانش کند است و گرادیان حاصله جبهه موج را منحرف می کند یا در نهایت قطعه را ترک می کند.

جدول مقایسه سریع

خواندن یک طرف جدول اغلب مفیدتر از خواندن آن است. شکاف بین سیلیس ذوب شده و فولاد ضد زنگ توضیح می دهد که چرا یک لوله کوارتز متصل به یک فلنج فولادی یک پله دمایی در محل اتصال ایجاد می کند و چرا واشر در آن اتصال دمای متفاوتی نسبت به صفحه فلنج می بیند. طراحی رابط با در نظر گرفتن این مرحله از یک دسته کامل از نشت و فلنج های ترک خورده جلوگیری می کند.

همان رسانایی کم که سیلیس ذوب شده را به یک عایق خوب تبدیل می کند، آن را به یک پخش کننده حرارت ضعیف تبدیل می کند، بنابراین مواد را با اینکه می خواهید گرما جابجا شود یا نگه دارید، مطابقت دهید.

خواندن برگه اطلاعات تامین کننده بدون گمراه شدن

سه جزئیات اندازه گیری یک برگه داده قابل استفاده را از یک خط بازاریابی جدا می کند. اولی روش است. تست صفحه داغ محافظ حالت ثابت دقیق اما کند است و در دمای بالا به دلیل تلفات همرفتی و لبه غیر قابل اعتماد می شود. فلاش لیزری میزان انتشار را روی یک دیسک کوچک اندازه‌گیری می‌کند و آن را با استفاده از چگالی و گرمای ویژه تبدیل می‌کند که سریع است و به خوبی به دمای بالا کار می‌کند، اما به مقادیر خوبی برای این دو ورودی بستگی دارد. سیم داغ گذرا در این بین قرار دارد.

جزئیات دوم این است که آیا شکل واقعی است یا رسانایی ظاهری. مقادیر ظاهری شامل تشعشع در منافذ، حباب ها و ضخامت نمونه است و با دما سریعتر از مقدار شبکه واقعی افزایش می یابد. تامین کننده ای که 2.5 W/(m·K) را در دمای 900 درجه سانتیگراد گزارش می دهد، با تامین کننده ای که 1.38 در دمای 25 درجه سانتیگراد را گزارش می کند، تناقض ندارد. آنها در دماهای مختلف فیزیک متفاوتی را گزارش می کنند.

سومین جزئیات درجه است. همجوشی الکتریکی، همجوشی شعله و مسیرهای مصنوعی سطوح مختلف هیدروکسیل، جمعیت حباب‌های مختلف و رفتار حرارتی کمی متفاوت تولید می‌کنند. برگه داده ای که درجه، نوار هیدروکسیل و دمای آزمایش را نام نمی برد، برگه داده ای است که نمی توانید با آن طراحی کنید.

قبل از اینکه قیمت ها را مقایسه کنید، بررسی می کند که ارزش انجام آن را دارد

• واحدها را تأیید کنید، زیرا برگه‌های امپراتوری BTU·in/(ft²·hr·°F) را نقل‌قول می‌کنند و اعداد هفت برابر بزرگ‌تر به نظر می‌رسند.
• رسانایی را در دمای سرویس خود بخواهید، نه تنها در 25 درجه سانتیگراد.
• بپرسید که آیا نمونه شفاف، شفاف یا مات بود، زیرا محتوای حباب مقادیر ظاهری را تغییر می‌دهد.
• بررسی کنید که آیا این مقدار برای مواد حجیم اعمال می شود یا برای یک قسمت پوشش داده شده یا فلزی.
• اگر قطعه تشعشع مادون قرمز بالای 2 میکرومتر را می بیند، طبقه بندی هیدروکسیل را درخواست کنید.
• شرایط بازپخت را در قطعات ساخته شده بخواهید، زیرا تنش پسماند بر عملکرد واقعی شوک حرارتی تأثیر می گذارد.

هیچ یک از این سوالات خصمانه نیستند. یک تامین کننده ذوب شده سیلیس ذوب شده، بیشتر پاسخ ها را در پرونده خواهد داشت، و کسانی که تردید دارند، چیزهای مفیدی در مورد کنترل فرآیندشان به شما می گویند.

یک رقم رسانایی تنها زمانی معنادار است که با یک روش، دما و درجه نامگذاری شده باشد.

تطبیق درجه با فرآیند: نیمه هادی، فتوولتائیک، آزمایشگاهی، نوری

انتخاب درجه جایی است که خواص حرارتی کنترل آلودگی را برآورده می کند و نیاز حرارتی به خودی خود به ندرت عامل تعیین کننده است. در کوره های نیمه هادی، محتوای قلیایی، کلاس حباب و تحمل ابعادی معمولاً انتخاب را هدایت می کند، با رسانایی که به عنوان ورودی ثانویه وارد مدل می شود. گریدهای کم هیدروکسیل در جایی ترجیح داده می شوند که انتقال مادون قرمز اهمیت دارد یا در جایی که گاز خروجی در دما باید حداقل باشد.

بوته های فتوولتائیک با تعادل متفاوتی روبرو هستند. دیوار باید در تماس با سیلیکون مذاب و چرخه های حرارتی مکرر زنده بماند و مقاومت حرارتی دیوار بخشی از طراحی کوره است. خلوص و شرایط سطح داخلی غالب است، اما رسانایی همچنان مشخصات دما را از طریق شارژ شکل می دهد.

ظروف شیشه ای آزمایشگاهی در انتهای دیگر منحنی هزینه قرار دارند. یک لیوان کوارتز یا لوله هضم عمدتاً به بی اثری شیمیایی و نقطه نرمی بالا نیاز دارد و سیلیس ذوب شده شفاف استاندارد هر دو را ارائه می دهد. مواد با هیدروکسیل بالا در اینجا کاملاً قابل قبول است، و مشخص کردن درجه هیدروکسیل پایین برای یک لیوان معمولاً هزینه را بدون ارزش افزوده می‌افزاید.

قطعات نوری بر اساس باند طول موج تقسیم می شوند. پنجره‌های ماوراء بنفش عمیق، صفحات ماوراء بنفش و صفحات مادون قرمز به جای رسانایی، با باند انتقال انتخاب می‌شوند، اما زمانی که توان لیزر یا قدرت لامپ افزایش می‌یابد، رقم حرارتی اهمیت دارد. پنجره ای که چند درصد از یک پرتو کیلووات را جذب می کند در مرکز گرم می شود و رسانایی کم مواد به این معنی است که لبه آن را نجات نمی دهد. در این موارد، تعمیر طراحی معمولاً مکانیکی است، مانند دیافراگم بزرگ‌تر، دیسک نازک‌تر، یا خنک‌کننده لبه، به جای درجه متفاوت.

ابتدا درجه را بر اساس خلوص، انتقال و تحمل انتخاب کنید، سپس از رسانایی استفاده کنید تا بررسی کنید که طرح حرارتی همچنان بسته است.

سوالات منبع برای تولید کننده سیلیس ذوب شده

خرید کوارتز مانند خرید ورق فلز نیست. تفاوت‌های کوچک در سطح هیدروکسیل، تعداد حباب‌ها و عمل بازپخت، نحوه رفتار یک قطعه در سرویس را تغییر می‌دهد و این تفاوت‌ها در عکس قابل مشاهده نیستند. پرسش‌های زیر سازنده‌ای را که فرآیند را کنترل می‌کند از تاجری که هر آنچه را که در انبار است ارسال می‌کند جدا می‌کند.

1. از کدام مسیر تولید برای این درجه استفاده می کنید و در کدام باند هیدروکسیل قرار می گیرد؟
2. آیا می توانید رسانایی حرارتی را در دمای سرویس من، با روش آزمایشی که نام برده شده است، تامین کنید؟
3. چه کلاس حباب و حداکثر اندازه حباب برای این محصول اعمال می شود و چگونه بررسی می شود؟
4. چه تلرانس های ابعادی استاندارد هستند و سفت کردن آنها چه هزینه ای دارد؟
5. آیا قطعات ساخته شده آنیل شده اند و آیا می توانید پارامترهای چرخه را ارائه دهید؟
6. حداکثر دمای سرویس مداوم که توصیه می کنید چقدر است و در چه فضایی؟
7. آیا برای ورود به اتاق تمیز بسته بندی می کنید یا بسته بندی استاندارد تنها گزینه است؟
8. زمان معمول شما برای سهام استاندارد در مقابل ساخت سفارشی چقدر است؟
9. آیا می توانید گواهی تجزیه و تحلیل همراه با حمل و نقل ارائه دهید و چه چیزی را پوشش می دهد؟
10. چگونه قطعه ای را که در بازرسی ورودی ناموفق است مدیریت می کنید؟

اینها را قبل از نمونه گیری بپرسید نه بعد از آن. تأمین‌کننده‌ای که به سؤال سه با روش بازرسی خاص و سؤال پنج با شماره‌های چرخه واقعی پاسخ می‌دهد، معمولاً تولیدکننده‌ای با شکل‌دهی و بازپخت داخلی است. یک عمده‌فروش اغلب با کلیات پاسخ می‌دهد و شما را برای جزئیات فنی به کارخانه اصلی هدایت می‌کند، تا زمانی که بدانید از کدام نقش خرید می‌کنید و بر اساس آن قیمت می‌دهید، خوب است.

یک نکته کاربردی دیگر نیز وجود دارد. لوله های بسیار بزرگ، آستین های دیواره ضخیم و بوته های بزرگ به سختی حمل می شوند و در هنگام ورود به سختی بازرسی می شوند. از قبل بپرسید که چگونه قطعه در جعبه پشتیبانی می شود، آیا بسته بندی قابل برگشت است یا خیر، و چه اسنادی با آن همراه است. رسیدگی به آسیب‌هایی که در حین حمل و نقل اتفاق می‌افتد، تا زمانی که به میز بازرسی ورودی شما برسد، دقیقاً مانند یک نقص تولید به نظر می‌رسد.

قبل از درخواست قیمت، نوار هیدروکسیل، کلاس حباب، داده های بازپخت و رسانایی در دمای بالا را بخواهید.

هزینه، زمان تحویل و اندازه سفارش در عمل

قیمت در این دسته سه متغیر را دنبال می کند: درجه مواد اولیه، پیچیدگی ساخت و سطح بازرسی. لوله های شفاف استاندارد و میله های برش به طول، اقلام کالایی با زمان تحویل کوتاه هستند. یک صفحه آسیاب شده دقیق با صافی محکم، یا مونتاژ سفارشی میله‌ها و پنجره‌ها، به دلیل زمان ماشین‌کاری، چرخه‌های بازپخت و از دست دادن عملکرد، به یک باند هزینه متفاوت منتقل می‌شود.

اندازه سفارش به گونه ای رفتار می کند که خریداران برای اولین بار شگفت زده می شوند. مقادیر کوچک قطعات سفارشی در هر قطعه گران هستند زیرا راه اندازی غالب است. مقادیر زیاد قطعات استاندارد در هر قطعه ارزان هستند اما در صورت تغییر مشخصات بعداً خطر موجودی را به همراه دارند. حد وسط معقول برای اکثر پروژه ها یک درجه استاندارد در مقدار متوسطی برای نمونه سازی است و پس از آن یک اجرای سفارشی پس از منجمد شدن طرح انجام می شود.

جایی که هزینه بی سر و صدا جمع می شود

• تحمل دیواره محکم‌تر در لوله‌های با قطر زیاد، زیرا با کاهش تحمل، بازده کاهش می‌یابد.
• گریدهای کم هیدروکسیل، که نیاز به روش ذوب متفاوتی دارند و تامین کنندگان کمتری دارند.
• پرداخت نوری روی پنجره ها، جایی که کیفیت سطح اغلب بیشتر از مواد است.
• آنیل کردن قطعات پیچیده ساخته شده، که زمان کوره را مصرف می کند و مراحل جابجایی را اضافه می کند.
• بسته بندی اتاق تمیز و اسناد برای مشتریان نیمه هادی.
• حمل و نقل و جعبه برای لوله های طولانی، که می تواند با هزینه مواد در سفارشات کوچک رقابت کند.

زمان سررسید معمولاً از همین منطق پیروی می کند. اندازه سهام در چند روز ارسال می شود. برش و آسیاب سفارشی یک تا سه هفته اضافه می کند. فرم دهی سفارشی، بازپخت و تکمیل نوری می تواند به میزان قابل توجهی بیشتر اضافه کند، و گلوگاه به ندرت شیشه خام است اما صف تکمیل. قرار دادن زودهنگام زمان‌بندی هزینه‌ای ندارد و از شارژ عجله بعداً جلوگیری می‌کند.

بیشتر هزینه های بیش از حد در خرید کوارتز ناشی از تشدید تلرانس ها و افزودن مراحل تکمیلی است، نه از خود مواد خام.

بررسی های داخلی ساده کوارتز ورودی

برای تشخیص بیشتر مشکلات به آزمایشگاه حرارتی نیاز ندارید. تعداد انگشت شماری از بررسی‌ها در اجناس ورودی، خرابی‌های مهم را شناسایی می‌کنند، و پس از برقراری روال، برای هر قسمت چند دقیقه طول می‌کشد.

1. زیر پلاریزرهای متقاطع را از نظر الگوهای تنش پسماند، به ویژه در نزدیکی خم ها و آب بندی ها بررسی کنید.
2. با استفاده از نور پس زمینه روشن، تعداد حباب ها و حداکثر اندازه حباب ها را در برابر کلاس مورد توافق بررسی کنید.
3. ضخامت دیواره را در چهار نقطه در اطراف اندازه گیری کنید، زیرا بیضی بر روی تناسب و رفتار حرارتی تأثیر می گذارد.
4. مربع و طول انتهایی را در مقابل نقاشی بررسی کنید و آن را به جای چشمی ثبت کنید.
5. به دنبال خراش ها، علائم سنگ زنی و تراشه های جابجایی روی سطوح آب بندی باشید که منشاء معمول خرابی های شوک حرارتی هستند.
6. برای قطعات نوری، به جای تکیه بر وضوح بصری، انتقال را در طول موج مشخص شده بررسی کنید.
7. تأیید کنید که گواهی تجزیه و تحلیل با شماره لات تحویلی مطابقت دارد.

نتایج را ثبت کنید. هنگامی که یک قطعه شش ماه پس از استفاده از کار با شکست مواجه می شود، یک رکورد کالای وارد شده با تعداد حباب ها و مشاهدات استرس بیش از هر مقدار به یاد آوردن ارزش دارد. همچنین به تأمین‌کننده چیز مشخصی برای بررسی می‌دهد که فاصله بین شکایت و رفع مشکل را کوتاه می‌کند.

پلاریزرهای متقاطع، نور پس‌زمینه و یک جفت کولیس بیشتر چیزهایی را که در هنگام ورود مهم است، می‌گیرند.

سؤالات متداول: رسانایی حرارتی سیلیس ذوب شده

رسانایی حرارتی سیلیس ذوب شده در دمای اتاق چقدر است؟

حدود 1.38 W/(m·K) در 25 درجه سانتیگراد، با گریدهای تجاری معمولی که بین 1.3 و 1.4 قرار دارند. گسترش به جای هر گونه تغییر معنی دار مواد، تفاوت های درجه و روش اندازه گیری را منعکس می کند.

آیا هدایت حرارتی سیلیس ذوب شده با دما افزایش می یابد؟

بله. سهم شبکه به تدریج افزایش می‌یابد و بالاتر از حدود 500 درجه سانتی‌گراد یک جزء تشعشعی به مقدار ظاهری اضافه می‌کند. در دمای 800 درجه سانتیگراد، بسیاری از اندازه‌گیری‌ها بسته به ضخامت و پرداخت سطح، نزدیک به 2.0 تا 2.4 W/(m·K) می‌رسند.

آیا سیلیس ذوب شده عایق حرارتی خوبی است؟

در مقایسه با سایر جامدات، بله. رسانایی آن نزدیک به رسانایی شیشه بوروسیلیکات و تقریباً یک دوازدهم فولاد ضد زنگ است. در مقایسه با عایق های هدفمند مانند پتوی الیاف سیلیس، عایق ضعیفی است، زیرا محصول فیبر هوا را به دام می اندازد و ماده جامد نه.

آیا رسانایی حرارتی سیلیس ذوب شده همان رسانایی حرارتی کوارتز ذوب شده است؟

این دو نام یک ماده سیلیس آمورف یکسان را در بیشتر زمینه های تجاری توصیف می کنند، بنابراین ارزش یکسان است. آنچه بین تامین کنندگان تفاوت دارد درجه، سطح هیدروکسیل و دمایی است که این رقم در آن اندازه گیری شده است.

محتوای هیدروکسیل چگونه بر تعداد تأثیر می گذارد؟

به سختی در دمای اتاق. در دمای بالا، مواد با هیدروکسیل بالا با شدت بیشتری در مادون قرمز جذب می‌شوند، که میزان تابش گرما را به جای انتقال از طریق شبکه، تغییر می‌دهد. برای اپتیک مادون قرمز و پنجره های داغ، طبقه بندی هیدروکسیل بیشتر از خود رقم رسانایی اهمیت دارد.

آیا می توانم از 1.38 W/(m·K) برای مدل سازی یک کوره 1000 درجه سانتی گراد استفاده کنم؟

نه مستقیم. استفاده از مقدار دمای اتاق، جریان گرما را در انتهای گرم محدوده پیش بینی نمی کند. از یک مقدار اندازه گیری شده یا درون یابی شده در دمای کاری استفاده کنید و صحت یا رسانایی ظاهری رقم را تأیید کنید.

چرا دو تامین کننده ارزش های متفاوتی را برای یک محصول ذکر می کنند؟

معمولاً به دلیل دمای آزمایش، روش آزمایش، ضخامت نمونه یا وضعیت سطح. گاهی اوقات تفاوت در درجه است. قبل از اینکه به این نتیجه برسیم که یکی از آنها اشتباه است، از هر یک از تامین کنندگان، روش و دما را بپرسید.

آیا پوشش رسانایی حرارتی سیلیس ذوب شده را تغییر می دهد؟

خیر، مواد فله بدون تغییر است. یک پوشش میزان جذب یا انعکاس انرژی تابشی سطح را تغییر می‌دهد که دمایی که قطعه به آن می‌رسد و بنابراین جریان گرمایی که مشاهده می‌کنید را تغییر می‌دهد. این یک اثر سیستمی است، نه یک ویژگی مادی.

ضخامت یک قطعه کوارتز برای عایق حرارتی چقدر باید باشد؟

ضخامت از اتلاف حرارت مجاز، فضای موجود و گرادیان قابل تحمل قطعه ناشی می شود. از آنجایی که رسانایی پایین است، افزودن ضخامت کمتر از آنچه که شهود نشان می دهد، به محض اینکه تشعشع و جابجایی در سطوح اعمال شود کمک می کند، بنابراین محاسبه به جای حدس زدن ارزش انجام دادن دارد.

کدام درجه را برای قطعه سازه ای با دمای بالا درخواست کنم؟

از خلوص، کلاس حباب و حداکثر دمای سرویس شروع کنید، سپس هدایت را در دمای کار بررسی کنید. برای اکثر قطعات منطقه گرم ساختاری، یک درجه شفاف استاندارد با نوار هیدروکسیل مستند و داده های بازپخت کافی است.

تقریباً هر اختلاف نظر در مورد هدایت حرارتی سیلیس ذوب شده زمانی که دما و روش آزمایش روی میز باشد حل می شود.

برگرداندن اعداد به قسمت

خلاصه مفید فشرده است. سیلیس ذوب شده گرما را در حدود 1.38 W/(m·K) در دمای اتاق هدایت می کند، به محض تشعشع به 2.0 تا 2.4 در 800 درجه سانتیگراد می رسد و این رسانایی کم را با یک ضریب انبساط حرارتی به اندازه کافی کوچک جفت می کند تا از خاموش شدن شیشه های معمولی جان سالم به در ببرد. این سه واقعیت با هم توضیح می‌دهند که چرا مواد در لوله‌های کوره، دریچه‌های دید، بوته‌ها، پاکت‌های بخاری و وسایل آزمایشگاهی ظاهر می‌شوند و چرا همان سه واقعیت آن را در نقش‌های پخش گرما محدود می‌کنند.

سمت خرید به همان اندازه فشرده است. مقدار را در دمای سرویس خود بپرسید، بپرسید کدام روش آن را تولید کرده است، بپرسید که برای کدام درجه کاربرد دارد و بپرسید که چگونه قطعه آنیل شده است. تأمین‌کننده‌ای که به این چهار سؤال با جزئیات پاسخ می‌دهد ارزش ماندن در لیست تأیید شده را دارد، زیرا پاسخ‌ها به جای کپی کردن فهرست، کنترل فرآیند را نشان می‌دهند. هر چیز دیگری، از کلاس حباب‌دار گرفته تا بسته‌بندی، جزئیاتی است که وقتی طراحی حرارتی به درستی انجام شد، دنبال می‌شود.

مقدار دمای سرویس، روش و درجه را روی کاغذ دریافت کنید، و طراحی حرارتی در کوره و همچنین در صفحه گسترده باقی می ماند.