APLICACIONES: SELECCIÓN DE MATERIALES.

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Juntas frontales esencialmente proporcionan un sello en una interfaz de rotación que impide que impide el paso de líquidos o gases en un lado de la junta a la otra. Por ejemplo, el sello del compresor en un acondicionador de automoción sellos aire hidrocarburos halogenados y aceite a presiones de hasta 250 psig y de superficie velocidades de 1800 ft / min. Grafito contra Al2O3 ofrece un bajo costo, sellado fiable para esta aplicación. Grafito contra grafito también se ha utilizado.

Una aplicación más severa es el principal sello del cojinete del rotor de los motores a reacción.

Debe sellar el sistema de aceite lubricante de aire caliente 120-psig a temperaturas de hasta 1100 F y la superficie de velocidades de hasta 20.000 pies / min. Se requiere grafito impregnado con otros materiales para aumentar la resistencia y la fuerza de oxidación para esta aplicación [2]

Otra aplicación es severa en la recuperación de petróleo crudo por el sistema de presión de agua salada. El agua salada se bombea en el suelo a aproximadamente 2.500 psi para forzar el petróleo crudo de las formaciones de roca de manera que se puede recuperar en los pozos adyacentes. La junta de la cara en la bomba debe sobrevivir a la presión de 2500 psi, más temperaturas de hasta 600 ° F más frotar la superficie velocidad de 5000 pies / min.

Sellos de tipo cara se utilizan en muchas aplicaciones, incluyendo la suspensión de arena (bombas que bombean aproximadamente 35% de sólidos), procesos químicos y la manipulación, bombas de combustible, convertidores de par, lavadoras, lavavajillas y triturador de basura.

Juntas frontales requieren dos superficies compatibles. Uno de los diversos grados de grafito se utiliza con frecuencia para una superficie. La superficie de contacto también puede ser grafito o puede ser un metal, cerámica, o de plástico, dependiendo de la temperatura y otras condiciones de aplicación. Los aceros inoxidables, aceros cromados duros, carburo de tungsteno-níquel en condiciones de servidumbre, y la cerámica, como Al2O3 y SiC son de uso común. Los metales y Sic son especialmente buenos porque tienen una alta conductividad térmica y ayudar a disipar el calor. Si se requiere una superficie dura en el grafito, se puede lograr haciendo reaccionar el grafito a alta temperatura con monóxido de silicio. Esto convierte la capa exterior a SiC.

Acabado superficial y la igualdad de la superficie son extremadamente importantes para aplicaciones de sellado. Para aplicaciones no críticas, una llanura hasta dentro de 0,002 pulg. (17 bandas de luz de helio) es generalmente aceptable. Para una mayor presión y una aplicación más crítico, se requiere generalmente una llanura al plazo de seis o tres bandas de luz.

El grafito ha sido referido como autolubricantes. Algunas personas asumen que esto es debido a la estructura de chapa y los débiles enlaces de van der Waals entre estas hojas. Esto puede ser un factor en algunos casos, pero en general los lubricantes resultados de formación de una película hidrodinámica o transferencia entre el grafito y la superficie de acoplamiento. Esta película aparece depende de la presencia de líquidos polares, oxígeno, o vapor de agua. Grafito operan en vacío, gases secos, fluidos criogénicos, o a altas temperaturas no forma una película interfacial adecuado. En estos casos, se utilizan calidades especiales de impregnantes que contienen grafito. Un ingeniero que requiere un material de sellado deben consultar con los fabricantes de sellado con experiencia para asegurarse de que tanto el material y el diseño son adecuados para la aplicación.

En resumen, grafito, carburo de silicio, y Al2O3, todos se han utilizado con éxito como sellos de cara y otros tipos de sellos. A pesar de los requisitos clave de propiedad variarán con la aplicación, resistencia al desgaste, resistencia química, y la capacidad de ser producida con una estrecha tolerancia de planitud superficial especialmente crítico.

18.4 CERÁMICA

Tal vez los primeros objetos de cerámica fabricados por los seres humanos eran la cerámica, el uso de minerales arcillosos naturales. Las propiedades esenciales de la arcilla eran su plasticidad o capacidad de trabajo cuando se añadió agua y su capacidad para llegar a ser duro e impermeable al ser disparada.

Cerámica todavía se fabrica y utiliza hoy en día en gran cantidad. Los productos de primera necesidad siguen siendo los mismos. Las principales diferencias son que las materias primas se procesan generalmente a un grado más alto, las composiciones son más variados y sofisticado, de cocción se realiza en hornos eléctricos o de gas, y las superficies son generalmente recubierto con un esmalte de vidrio. El factor principal es el costo. Los minerales de arcilla, feldespato y arena de sílice que conforman la mayoría de las composiciones de cerámica son "muy barata" y requieren relativamente poco procesamiento: Estas composiciones de cerámica son los ingredientes básicos de la cerámica de arte, tales como floreros, tazas, y objetos de adorno, y de macetas, platos, ladrillos, tuberías de alcantarillado, y una variedad de otros artículos.

18.5 INTERCAMBIOS calor de alta temperatura

Con los requisitos actuales y proyectados de conservación de energía, el uso de intercambiadores de calor para recuperar el calor residual está creciendo en importancia. En muchos casos, como el metal- y los incineradores y hornos de combustión de carbón, los gases de descarga son o demasiado alta en la temperatura o demasiado corrosivo para los intercambiadores de calor de metal. Así, dos requerimientos de diseño importantes del material son capacidad de alta temperatura y la corrosión

resistencia. Otra es la resistencia a los choques térmicos. Intercambiadores de calor industriales son enormes e implican tensiones térmicas sustanciales.

Otra propiedad deseable de un material intercambiador de calor es de alta conductividad térmica para maximizar la tasa de transferencia de calor y optimizar la eficiencia de la unidad. Sin embargo, esta propiedad es por lo general de menor importancia que la resistencia a los choques térmicos, resistencia a la temperatura y resistencia a la corrosión.

El material principal que se utiliza y evaluado para intercambiadores de calor industriales es SiC, principalmente en forma tubular [3]. SiChas alta conductividad térmica, excelente emperatura de alta y resistencia a la corrosión, y moderadamente buena resistencia al choque térmico. Aunque la resistencia al choque térmico es sustancialmente mejor que que para la mayoría