硅碳棒的材料选择
在实验室中,采用的是电阻加热。电阻加热分为直接电阻加热和间接电阻加热。在热熔钻进过程中,最终需要加热的物体是热熔材料,在不能为热熔材料直接通电流的情况下,采用间接电阻加热的方式,通过对硅碳棒的加热,将热量传递到热熔材料,使其达到要求的温度。
电加热热熔套管护壁过程中,热量传递通过以下几种方式进行:
热熔头内部的硅碳棒通过热传导、热辐射和热对流三种方式将热量传递到热熔头内壁,内壁通过导热的方式将热量传递到外壁,外壁通过导热方式和对流方式将热量传递到热熔材料中,热熔材料通过导热方式将热量传递到周围的岩土体中。要提到的一点是,在外壁到热熔材料的热量传递过程中,在热熔材料未熔化之前,主要的传热方式为导热,但是热熔材料熔化之后,传热方式将由导热变为对流方式。此时,在研究固液接触熔化的热传递问题时,要考虑到相变或者移动边界的问题,此种问题有其固有的难度,该种状态的传热并不加以研究和分析。
将大直径硅碳棒更换为小直径硅碳棒,增大热交换的面积,从而收到提高表面传热系数的好处。
对材料的热加工成形以及热处理条件随着航空航天、电子电工、交通、冶金化工、军工、汽工等众多行业的快速发展要求越来越严格。因此,材料科学和能源开发领域的研究热点随着这一发展逐步地在向加热方式和新型加热材料的开发研究靠拢。目前,以煤炭、石油、天然气和电作为能源的加热方式最为常用,而在这其中,由于电加热方式有较于其他加热方式更加突出的优点,表现在:容易控制、环保和对产品质量的提高比较有利等。因此,电加热方式的应用更加的广泛。金属电热材料和非金属电热材料是常见的两种电热材料。金属电热材料主要以高熔点金属为主,包括W, Mo, Ta, Nb以及其合金、镍基合金和铁铝系合金等。在这几种金属材料中,最受欢迎同时也得到广泛应用的是镍铬合金和铁铝系合金这两种合金,通常加工为电炉丝运用到实际工作中。非金属材料主要有碳化硅、铬酸铜、氧化错、二硅化钥以及炭质材料(包括石墨材料和炭炭复合材料)。下文将重点对非金属发热材料性能的优缺点、使用环境和条件的苛刻程度、允许使用温度以及常见加工形式等方面展开进行对比分析,确定哪种非金属电热材料更加适合作为热熔套管护壁硅碳棒的材料。http://www.zbqunqiang.cn/
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