Хемијска фабрика је наручила два ПТФЕ потопна грејача за идентичне резервоаре. Један је имао 1,5 мм ПТФЕ омотач. Други је имао омотач од 2,5 мм. Оба су оцењена за исту снагу и напон. После осамнаест месеци, грејач са танким{6}}оплатом је и даље радио добро. Дебели-грејач са омотачем није покварио-не због продирања, већ због локализованог прегревања. Дебљи омотач је додао довољно топлотног отпора да гурне температуру површине у опсег деградације.
Дебљина омотача је једна од најважнијих одлука у спецификацији ПТФЕ потопног грејача, и једна од најмање разумљивих. Дебљи омотач обезбеђује дужи пут продирања и бољу механичку издржљивост. Али такође додаје топлотну отпорност, подижући температуру површине за било коју дату густину у ватима. Сигурна густина у ватима зависи од дебљине омотача.
Термичка отпорност ПТФЕ омотача
Топлота мора прећи ПТФЕ омотач пре него што стигне до процесне течности. Топлотни отпор омотача је пропорционалан његовој дебљини и обрнуто пропорционалан топлотној проводљивости. За ПТФЕ при 0,25 В/м·К, омотач од 1,5 мм додаје пад температуре за приближно 6 степени при 1,0 В/цм². Плашт од 2,5 мм додаје приближно 10 степени. Плашт од 3,5 мм додаје приближно 14 степени.
Ови падови температуре доприносе конвективном паду на површини и унутрашњем паду преко пунила и металног омотача. Укупан размак између површине-и-одређује стварну радну температуру полимера.
| Дебљина омотача | Тхермал Ресистанце | Површина ΔТ на 1,0 В/цм² | Површина ΔТ на 1,5 В/цм² | Релативни пут прожимања |
|---|---|---|---|---|
| 1,0 мм | Ниско | 4 степен | 6 степен | Кратко |
| 1,5 мм | Умерено | 6 степен | 9 степен | Умерено |
| 2,0 мм | Умерено–високо | 8 степени | 12 степени | Дуго |
| 2,5 мм | Високо | 10 степени | 15 степени | Дуже |
| 3,0 мм | Врло високо | 12 степени | 18 степени | Најдуже |
Термичка отпорност и пут пропусности за уобичајене дебљине ПТФЕ омотача
Зашто се густина безбедних вати смањује како се дебљина омотача повећава
Сигурна густина у ватима је густина у ватима која одржава температуру површине унутар безбедног опсега за полимер. Како се дебљина омотача повећава, топлотни отпор се повећава, тако да температура површине расте за било коју дату густину у ватима. Да би се температура површине одржала у безбедном опсегу, густина у ватима мора бити смањена.
За плашт од 1,5 мм у кади на 60 степени, густина у ватима од 1,4 В/цм² може задржати температуру површине испод 100 степени. За плашт од 2,5 мм у истој кади, безбедна густина вати пада на 1,0–1,2 В/цм². Дебљи омотач захтева мању густину у ватима да би се постигла иста температура површине.
| Дебљина омотача | Максимална густина вата за површину<100°C | Максимална густина вата за површину<110°C | Максимална густина вата за површину<120°C |
|---|---|---|---|
| 1,0 мм | 1,8 В/цм² | 2,0 В/цм² | 2,2 В/цм² |
| 1,5 мм | 1,4 В/цм² | 1,6 В/цм² | 1,8 В/цм² |
| 2,0 мм | 1,2 В/цм² | 1,4 В/цм² | 1,6 В/цм² |
| 2,5 мм | 1,0 В/цм² | 1,2 В/цм² | 1,4 В/цм² |
| 3,0 мм | 0,8 В/цм² | 1,0 В/цм² | 1,2 В/цм² |
Максимална густина у ватима за различите дебљине омотача и ограничења температуре површине
Замена{0}}између издржљивости и преноса топлоте
Дебљи омотач обезбеђује бољу механичку издржљивост и дужи пут продирања. Али такође захтева нижу густину у ватима, што значи већу површину за исту снагу. Грејач постаје већи и скупљи.
Оптимална дебљина омотача зависи од примене. За благу употребу, танак омотач (1,0–1,5 мм) обезбеђује адекватну издржљивост и омогућава већу густину у ватима. За агресивну употребу, дебљи омотач (2,0–3,0 мм) обезбеђује бољу хемијску отпорност, али захтева нижу густину у ватима и већи грејач.
| Сервице Цондитион | Препоручена дебљина омотача | Мак Ватт густина | Релативна величина грејача |
|---|---|---|---|
| благо,<60°C, clean fluids | 1,0–1,5 мм | 1,4–1,8 В/цм² | Цомпацт |
| Умерено, 60-70 степени | 1,5–2,0 мм | 1,2–1,4 В/цм² | Умерено |
| Агресиван, 70-80 степени | 2,0–2,5 мм | 1,0–1,2 В/цм² | Већи |
| Веома агресиван, 80-90 степени | 2,5–3,0 мм | 0,8–1,0 В/цм² | Највећи |
| ХФ или високо{0}}услуга | 3,0 мм+ | 0,6–0,8 В/цм² | Веома велики |
Препоруке за дебљину плашта и густину у ватима према условима рада
Усклађивање дебљине омотача са густином у ватима
Дебљина омотача и густина у ватима морају бити одабрани заједно. Дебели омотач велике густине у ватима производи неприхватљиво високу температуру површине. Танак омотач са малом густином у ватима је термички ефикасан, али можда неће пружити довољну отпорност на продирање у агресивној хемији.
Практични приступ је да прво одаберете дебљину омотача, на основу хемије и температуре, а затим одаберете густину у ватима која одржава температуру површине у безбедном опсегу за ту дебљину. Плашт од 2,5 мм при 1,0 В/цм² може да ради на истој површинској температури као омотач од 1,5 мм при 1,4 В/цм², али дебљи омотач обезбеђује бољу отпорност на продирање и механичку издржљивост.
Када стандардне дебљине нису довољне
Неке примене захтевају дебљине плашта или комбинације густине вати које стандардни грејачи не нуде. Резервоар са високо агресивном хемијом на повишеној температури можда ће требати омотач од 3,0 мм при 0,8 В/цм²-комбинацију која захтева велику површину и прилагођену конфигурацију.
Прилагођена конфигурација ПТФЕ потопног грејача омогућава да се дебљина омотача и густина у ватима оптимизују за специфичну примену. Процес спецификације захтева хемију купатила, радну температуру, механичке факторе ризика и потребну снагу. За објекте са захтевним применама, овај приступ балансира издржљивост и пренос топлоте прецизније од стандардног избора производа.
22
Која величина ПТФЕ потопног грејача одговара резервоару за дубоко испирање од 400 мм?
Продавници ПЦБ-а је био потребан заменски ПТФЕ урањајући грејач за резервоар за испирање дубине 400 мм. Резервоар је био широк 900 мм и дугачак 1.500 мм, са радном запремином од приближно 480 литара. Постојећи грејач је био стандардна равна јединица која је вирила изнад линије течности и отказала је након 11 месеци. Тиму за одржавање је био потребан грејач који би одговарао плитком резервоару, одржавао потпуно урањање и испоручивао потребну снагу при безбедној густини у ватима.
Плитки резервоари представљају специфичан изазов дизајна за ПТФЕ потопне грејаче. Корисна висина грејача је ограничена, тако да грејач мора да користи конфигурацију у облику слова Л-или У- да би обезбедио довољну површину при малој густини вати.
Ограничење дубине урањања
Резервоар дубине 400 мм не обезбеђује 400 мм корисне висине грејача. Ниво течности мора бити довољно висок да покрије радне предмете, а грејач мора остати потпуно потопљен на минималном нивоу течности. У пракси, корисна загревана дужина у резервоару дубине 400 мм је 200–280 мм, у зависности од надводног бока и флуктуације нивоа.
Прави грејач са грејаном дужином од 250 мм даје 250 мм грејне дужине. За рад од 4 кВ при 1,0 В/цм², потребна површина је 4000 цм². Код пречника омотача од 32 мм, површина је приближно 100 цм² на 100 мм дужине. Загрејана дужина од 250 мм пружа само 250 цм²-дакле мање од захтева.
| Танк Дептх | Употребљива грејана дужина | Површина на омотачу од 32 мм | Површина на омотачу од 50 мм | Потребна грејна дужина за 4000 цм² |
|---|---|---|---|---|
| 300 мм | 150–200 мм | 150–200 цм² | 236–314 цм² | 2.000–2.667 мм |
| 400 мм | 200–280 мм | 200–280 цм² | 314–440 цм² | 1.429–2.000 мм |
| 500 мм | 300–350 мм | 300–350 цм² | 471–550 цм² | 1.143–1.333 мм |
| 600 мм | 350–450 мм | 350–450 цм² | 550–707 цм² | 889–1143 мм |
Захтеви за грејану дужину и површину за рад од 4 кВ при 1,0 В/цм²
Решење за грејач у облику слова Л- или У-
ПТФЕ урањајући грејач у облику слова Л{0}} или У- савија загрејани елемент да би стао више површине у плитки резервоар. Типичан грејач у облику слова Л- са вертикалним пресеком од 250 мм и хоризонталним пресеком од 750 мм обезбеђује 1.000 мм грејане дужине-четири пута веће дужине правог грејача у истој дубини резервоара.
При пречнику омотача од 32 мм, 1.000 мм загрејане дужине обезбеђује приближно 1.000 цм² површине. То је још увек мало од 4.000 цм² потребних за рад од 4 кВ при 1,0 В/цм². Потребан је већи пречник омотача или више{11}}конфигурација.
| Конфигурација грејача | Хеатед Ленгтх | Површина на 32 мм | Површина на 50 мм | Постаје у резервоару од 400 мм |
|---|---|---|---|---|
| Право, 250 мм | 250 мм | 250 цм² | 393 цм² | Да, али недовољна површина |
| Л-облика, 250 + 750 мм | 1.000 мм | 1.000 цм² | 1,571 цм² | Да |
| У-облика, 250 + 500 + 250 мм | 1.000 мм | 1.000 цм² | 1,571 цм² | Да |
| Вишеструки{0}}пролаз, 4 × 250 мм | 1.000 мм | 1.000 цм² | 1,571 цм² | Да |
| Вишеструки{0}}пролаз, 8 × 250 мм | 2.000 мм | 2.000 цм² | 3,142 цм² | Чврсто пристаје |
Конфигурације грејача за резервоар дубине 400 мм
Постављање грејача у резервоар
Грејач мора да се уклопи у расположиви простор без ометања радних комада или протока. У резервоару од 900 × 1.500 мм, грејач се може поставити дуж једног зида, остављајући централну запремину за сталак за обрадак. Грејач у облику слова Л- са вертикалним пресеком од 250 мм и хоризонталним делом од 750 мм се уклапа уз зид од 1500 мм.
Грејач мора бити постављен тако да загревани део буде потпуно потопљен на минималном нивоу течности. Резервоар дубине 400 мм са нивоом течности од 320 мм и слободним боком од 80 мм обезбеђује 240 мм корисне дубине. Грејани део грејача треба да буде постављен у доњих 200 мм резервоара, са врхом грејног дела најмање 40 мм испод минималног нивоа течности.
Уједначеност протока и температуре
Грејач у облику слова Л- или са више- пролаза у плитком резервоару може да створи сенчење протока ако су пролази сувише близу један другом. Течност између пролаза може да стагнира, смањујући пренос топлоте и стварајући вруће тачке. Размак између пролаза треба да буде најмање 30-40 мм да би се омогућио проток између њих.
Ако резервоар има циркулациону пумпу, грејач треба поставити тако да проток пролази кроз празнине између пролаза. Ако се резервоар ослања на природну конвекцију, грејач треба поставити тако да растући топлотни облак може да побегне а да не буде заробљен.
| Пасс Спацинг | Проток између пролаза | Хот Спот Риск | Препоручена апликација |
|---|---|---|---|
| <20 mm | Јадно | Високо | Не препоручује се |
| 20–30 мм | Умерено | Умерено | Само мала густина вата |
| 30–40 мм | Добро | Ниско | Већина апликација |
| >40 мм | Одлично | Веома ниско | Висока густина у ватима или вискозне течности |
Размак пролаза и његов утицај на ризик од протока и врућих тачака
Када стандардни грејач не може да стане у резервоар
Резервоар дубине 400 мм са оптерећењем од 4 кВ при 1,0 В/цм² захтева више-грејач који стандардне линије производа можда не нуде. Прилагођена конфигурација ПТФЕ потопног грејача са Л-обликом или више- дизајном, пречником омотача од 50 мм и размаком пролаза од 30–40 мм решава основни узрок ограничења простора. Процес спецификације захтева димензије резервоара, опсег нивоа течности, потребну снагу, хемију купатила и услове протока. За објекте са плитким резервоарима, овај приступ{12}}специфичан за апликацију обезбеђује потребну површину унутар доступног простора.
