A fémből készült hosszú merülő fűtőelem nehéz lehet, és nehézkes lehet a felszerelése, különösen a fej feletti vagy szűken elérhető helyeken. Ezzel szemben a PTFE melegítők meglepően könnyűek. Ez a különbség az anyagok alapvető sűrűségéből adódik, és valós-kihatással van a telepítésre, a kezelésre és a mechanikai alátámasztási követelményekre.
Sűrűség-összehasonlítás: PTFE versus közönséges fémburkolat anyagok
A sűrűség-az anyag egységnyi térfogatára jutó tömege-közvetlenül meghatározza egy adott méretű fűtőburkolat belső tömegét. A PTFE sűrűsége kb2,15–2,20 gramm köbcentiméterenként (g/cm³). A rozsdamentes acél, az ipari merülő fűtőberendezések egyik legelterjedtebb fémburkolatának anyaga, sűrűsége kb.7,8-8,0 g/cm³. Az Incoloy (nikkel-vas-krómötvözet) valamivel sűrűbb, körülbelül 8,1-8,4 g/cm³. Az egyes speciális fűtőberendezésekben használt réz sűrűsége körülbelül 8,96 g/cm³.
Az azonos külső átmérőjű és falvastagságú PTFE köpeny ezért nagyjából egy-negyedannyit nyom, mint egy rozsdamentes acél köpeny. Például egy 1 méter hosszú, 20 mm-es külső átmérőjű és 2 mm-es falvastagságú PTFE-cső körülbelül 0,25 kg-ot nyom, míg egy azonos rozsdamentes acélcső körülbelül 0,95 kg-ot nyom. Ez a négyszeres súlykülönbség lineárisan skálázódik a hosszúsággal.
Súlykövetkezmények a fűtőberendezés felépítésére és az alapelemekre vonatkozóan
Érdemes megfontolni, hogy a PTFE merülő fűtőtest nem teljes egészében PTFE-ből készül. A fűtőelem egy fém ellenálláshuzalból áll (jellemzően nikkel-króm vagy réz-nikkelötvözet), amely PTFE-be van ágyazva vagy azzal van körülvéve. Egyes kialakítások fémmagot vagy gyűjtősínt is tartalmaznak az elektromos lezáráshoz. Ezek a fém alkatrészek súlyt adnak a teljes szerelvénynek.
Ennek ellenére aPTFE fűtőelem súlya a fém burkolathoz képestaz összehasonlítás továbbra is rendkívül kedvező a PTFE-re nézve. A fém mag viszonylag kis térfogatú a köpeny anyagához képest, különösen a hosszabb fűtőtesteknél, ahol a hüvely teszi ki a külső térfogat nagy részét. Egy adott névleges teljesítményű és hosszúságú komplett PTFE-köpenyű fűtőtest általában 30-40%-a egy azonos fizikai méretű, teljesen fémből készült fűtőtestnek (rozsdamentes acél vagy Incoloy).
| Fűtés típusa | Köpeny anyaga | Hozzávetőleges tömeg méterenként (20 mm külső átmérő, 2 mm-es fal, a belső vezeték nélkül) | Relatív tömeg (PTFE=1×) |
|---|---|---|---|
| PTFE burkolattal | PTFE (sűrűség 2,2 g/cm³) | ~0,25 kg | 1× |
| Rozsdamentes acél burkolattal | SS 316 (sűrűség 8,0 g/cm³) | ~0,95 kg | ~3.8× |
| Incoloy-hüvellyel | Incoloy 800 (sűrűség 8,1 g/cm³) | ~0,96 kg | ~3.8× |
| Rézburkolatú | Réz (sűrűsége 8,96 g/cm³) | ~1,06 kg | ~4.2× |
Megjegyzés: A fűtőelem tényleges súlya tartalmazza a belső ellenállású vezetéket és a végződéseket, de az arányos különbségek változatlanok maradnak.
Gyakorlati kezelési előnyök a telepítés során
A PTFE fűtőtestek kisebb súlyának jelentős előnye a könnyű kezelhetőség a beszerelés során. A 3 méter hosszú rozsdamentes acél merülőfűtő tömege elérheti az 5 kg-ot vagy többet, és két szerelőre vagy mechanikus emelési segédeszközre van szükség a biztonságos elhelyezéshez. Az azonos hosszúságú és átmérőjű PTFE fűtőtest körülbelül 1,3 kg súlyú, amelyet egyetlen szakember kényelmesen kezelhet.
Ez a súlycsökkentés számos konkrét előnnyel jár:
Csökkentett fizikai terhelés a telepítő személyzet számára– A hosszú, nehéz fűtőtestek felemelése és manőverezése, különösen a tartálynyílásokon vagy a kifutókon keresztül, kevésbé fárasztó, és kisebb a fűtőelem leesésének vagy károsodásának kockázata.
Egyszerűsített szerelési és támogatási követelmények– A könnyebb fűtőtestek kisebb statikus terhelést jelentenek a tartályperemekre, a karimákra, a tartókonzolokra és a válaszfalak szerelvényeire. Műanyag tartályokban vagy vékony{1}}falú edényekben ez a csökkentett terhelés minimálisra csökkenti a karima kúszásának vagy a helyi feszültségrepedés kockázatát.
Könnyebb igazítás és beállítás– A könnyű PTFE fűtőelem elhelyezése az optimális merülési mélység vagy a tartály falától való távolság elérése érdekében kevesebb erőfeszítést igényel, és gyakran szerszám nélkül is elvégezhető.
A gyakorlatban a karbantartó csapatok gyakran arról számolnak be, hogy a meghibásodott fém-burkolatú fűtőelem hasonló teljesítményű PTFE-fűtőre cseréje észrevehetően egyszerűbbé teszi a telepítési folyamatot, még akkor is, ha a PTFE-fűtőtest fizikailag hosszabb (a korábbi cikkekben tárgyalt alacsonyabb megengedhető wattsűrűség következménye).
A súlycsökkentés a legjelentősebb a nagyobb, hosszabb fűtőtesteknél
A PTFE súlyelőnye a fűtőelem hosszának növekedésével egyre hangsúlyosabbá válik. Egy 6 méteres (körülbelül 20 láb) PTFE merülő fűtőtest 2,5 kg-ot nyomhat, míg egy ezzel egyenértékű rozsdamentes acélból készült fűtőtest közel 10 kg-ot nyomhat. A mélytartályokban vagy bevonatos fürdőkben használt nagyon hosszú fűtőberendezések esetében ez a különbség meghatározhatja, hogy a telepítéshez szükség van-e emelőre, speciális állványzatra vagy két{6}}személyes kezelésre.
Ezenkívül a szállítási költségeket közvetlenül befolyásolja a súly. A tíz PTFE fűtőtestet tartalmazó raklap tömege 70%-kal kisebb lehet, mint ugyanennyi fém-fűtőtest, ami csökkenti a szállítási költségeket, és a légi fuvarozás életképes megoldást jelent a sürgős cserék esetén.
Korlátozások és szempontok
Bár a PTFE fűtőtestek kis súlya túlnyomórészt előnyös, néhány gyakorlati óvintézkedést érdemes megjegyezni. A PTFE a fémhez képest viszonylag puha anyag. A könnyű burkolat érzékenyebb a véletlen vágásokra, kopásra vagy szúrásra durva kezelés során. A beszerelési eljárásoknál ezért hangsúlyt kell fektetni a gondos kezelésre, -elkerülve a fűtőelem áthúzását a tartály éles szélein vagy a burkolatra való rálépést-, bár a könnyű súly alkalmi kezelésre ösztönözhet.
Ezen túlmenően, mivel a PTFE fűtőtestek könnyebbek, előfordulhat, hogy nem érzik annyira „lényegesnek”, mint a fém fűtőtestek. Ez a felfogás időnként a tartóssággal kapcsolatos aggályokhoz vezet, de a megfelelően gyártott PTFE fűtőtestek megfelelő kezelés mellett robusztusak, és kiváló vegyszerállóságot mutatnak.
Következtetés: A könnyű kialakítás leegyszerűsíti a telepítést és csökkenti a támogatási követelményeket
A PTFE (≈2,2 g/cm³) és a fémburkolatú anyagok, például a rozsdamentes acél (≈8,0 g/cm³) közötti alapvető sűrűségkülönbség azt jelenti, hogy az azonos méretű PTFE fűtőtest körülbelül egynegyede a fém megfelelőjének. Ez a súlycsökkentés a legjelentősebb a hosszabb fűtőtesteknél, ahol a kezelés és a felszerelés egyre nagyobb kihívást jelent.
A PTFE fűtőtestek könnyű súlya leegyszerűsíti a telepítést,{0}}lehetővé téve az egyszemélyes kezelést, csökkentve a terhelést, valamint a tartályfelnik és a konzolok mechanikai alátámasztását. A szállítási költségek is csökkennek. A merülő fűtőtestek anyagválasztása nemcsak a kémiai kompatibilitást és a hőteljesítményt befolyásolja, hanem a gyakorlati telepítési tényezőket is, mint például a súlyt, a könnyű kezelhetőséget és a szerelési hardverkövetelményeket. Azoknál az alkalmazásoknál, ahol a fűtőelemek gyakori cseréje, a fej feletti telepítés vagy a könnyű tartályépítés szükséges, a PTFE alacsony sűrűsége egyértelmű és értékes előnyt kínál.
