Egy vegyi üzem elvesztette a 6 kW-os PTFE merülőfűtőt, amikor a recirkulációs szivattyú járókereke erodált, és az áramlás nagyjából 60%-kal csökkent. Az ömlesztett folyadék hőmérséklete az alapjel 3 fokán belül maradt. A vezérlő nem látott problémát. De a fűtőtest felületének hőmérséklete túllépett azon a ponton, ahol a felületen lévő folyadék elkezdett párologni. Gőztakaró keletkezett, a hőátadás összeomlott, és a PTFE órákon belül felhólyagosodott és megrepedt.
A gőztakarás a PTFE merülő fűtőelemek leghirtelenebb meghibásodási módja. Ellentétben az áthatolással vagy a fáradtsággal, amelyek hónapok alatt alakulnak ki, a takaró egyetlen műszak alatt tönkreteheti a fűtőtestet. A kiváltó szinte mindig az áramlási sebesség csökkenése a fűtőfelületen -ez az állapot, amely meghatározza, hogy a hő elég gyorsan távozhat-e a fűtőtestből ahhoz, hogy a folyadék forráspontja alatt maradjon.
Miért fordul elő párafedés a tömeges forralás előtt?
Tömeges forrás akkor következik be, amikor az egész folyadék eléri a forráspontját. A páralefedés a fűtőfelületen történik, miközben az ömlesztett folyadék jóval forráspont alatt marad. A mechanizmus egyszerű: a fűtőfelület hőmérséklete mindig magasabb, mint az ömlesztett folyadék hőmérséklete. Ha a különbség elég nagy, a fűtőberendezéssel érintkező folyadék eléri a forráspontját, bár a környező folyadék nem.
A 80 fokos víz forráspontja 100 fok légköri nyomáson. A térfogat felett 25 fokkal működő fűtőtest 105 fokkal -a helyi forráspont felett helyezkedik el. A fűtőfelületen gőzbuborékok képződnek. Ha elegendő az áramlás, a buborékok leválnak és összeesnek a hűtőfolyadékban. Ha az áramlás gyenge, a buborékok egy páralepedővé egyesülnek, amely szigeteli a fűtőtestet.
Amint a takaró kialakul, a hőátadás összeomlik. A fűtőfelület hőmérséklete gyakran másodperceken belül eléri a PTFE lebomlási tartományát. A polimer meglágyul, felhólyagosodik és megreped. A hiba visszafordíthatatlan.
| Áramlási sebesség a fűtésnél | Fűtőberendezés ΔT 1,2 W/cm²-nél | A fűtőelem hőmérséklete 80 fok | Páralefedés kockázata | Minimális biztonságos sebesség |
|---|---|---|---|---|
| >0.5 m/s | 6-10 fok | 86–90 fok | Egyik sem | - |
| 0.3–0.5 m/s | 10-15 fok | 90-95 fok | Alacsony | Megfelelő |
| 0.15–0.3 m/s | 15-22 fok | 95-102 fok | Mérsékelt | Marginális |
| 0.05–0.15 m/s | 22-35 fok | 102-115 fok | Magas | Minimum alatt |
| <0.05 m/s | 35-50 fok | 115-130 fok | Nagyon magas | Veszélyes |
Áramlási sebesség és páralefedés kockázata PTFE merülő fűtőberendezéseknél 80 fokos vizes fürdőben
A minimális sebesség küszöbértéke
A páralefedés megakadályozásához szükséges minimális áramlási sebesség a folyadéktól, a wattsűrűségtől és a térfogati hőmérséklettől függ. A 60–80 fokos és 1,0–1,5 W/cm² wattsűrűségű víz-fürdőknél a fűtőberendezés legalább 0,15 m/s felületi sebessége általában elegendő a gőzbuborékok leválásához, mielőtt azok összeolvadnak.
0,15 m/s alatt a margó gyorsan szűkül. 0,1 m/s sebességnél a fűtő---térfogata meghaladhatja a 25 fokot, ami a 70 fok feletti fürdőkben a helyi forráspont fölé tolja a fűtőfelület hőmérsékletét. 0,05 m/s-effektíven stagnáló-nél a rés meghaladhatja a 40 fokot, és 60 fok feletti fürdőkben megkezdődik a páralefedés.
Viszkózus folyadékok esetén a minimális sebesség nagyobb. A víznél háromszoros viszkozitású folyadéknak nagyjából másfélszeres sebességre van szüksége ahhoz, hogy azonos határrétegvastagságot érjen el. Nikkel-szulfamát esetén 55 fokos hőmérsékleten a minimális sebesség a biztonságos működéshez 1,2 W/cm²-nél körülbelül 0,25 m/s.
| Folyadék típusa | Viszkozitás üzemi hőmérsékleten | Minimális sebesség 1,0 W/cm² | Minimális sebesség 1,5 W/cm² |
|---|---|---|---|
| Víz | 0,5 mPa·s | 0.10 m/s | 0.15 m/s |
| Híg savat | 0,7 mPa·s | 0.12 m/s | 0.18 m/s |
| Watt nikkel | 2,0 mPa·s | 0.18 m/s | 0.28 m/s |
| Nikkel-szulfamát | 3,5 mPa·s | 0.22 m/s | 0.35 m/s |
| Elektromos nikkel | 4,5 mPa·s | 0.25 m/s | 0.40 m/s |
Minimális áramlási sebességek a páraletakarás megakadályozására PTFE merülő fűtőberendezésekben
Miért vezetnek félre a tartály{0}}szintű áramlási mérései?
Az áramlási sebesség a fűtőfelületen szinte mindig kisebb, mint a tartály{0}}átlagsebessége. A befúvó csövek és szívófejek úgy vannak elhelyezve, hogy a folyadékot a munkadarabok körül mozgatják, nem a fűtőtestek körül. A fűtőberendezés gyakran egy sarokban, egy állványvezető mögött vagy a bemenettel szemközti falon helyezkedik el, ahol a helyi sebesség az ömlesztett átlag töredéke.
A bevonattartályokban végzett helyszíni mérések folyamatosan azt mutatják, hogy a fűtő{0}}szintsebessége 30–70%-kal alacsonyabb a tartály átlagánál. Holt zónákban a csökkenés 80-90%-os lehet. A 0,3 m/s névleges sebességű tartály fűtőfelületén csak 0,05-0,1 m/s lehet.
Ez az oka annak, hogy a tartály{0}}szint áramlásmérése nem használható a fűtőberendezés biztonságos működésének ellenőrzésére. A mérést a fűtőberendezés helyén kell elvégezni, vagy a fűtőtestet egy ismert, nagy-áramlási zónában kell elhelyezni megfelelő tartalékkal.
Gyakorlati intézkedések a biztonságos sebesség fenntartásához
Helyezze el a fűtőtestet a fő áramlási útvonalon. A legnagyobb sebesség és a legegyenletesebb áramlás a tartály közepén vagy közvetlenül a keringető bemenettel egy vonalban történik. Kerülje a sarkokat, a terelőlemezek mögé és a túlfolyó gát közelében.
Használjon erre a célra szolgáló szívócsövet vagy a fűtőtestre irányított bevezető csövet. A fűtőtesttől 150-250 mm-re elhelyezett, a fűtőfelület mentén irányított kis szívófej a helyi sebességet 0,3-0,5 m/s-ra emeli. Ez a legmegbízhatóbb módszer a fűtőberendezés biztonságos sebességének fenntartására.
Szereljen be egy áramláskapcsolót vagy nyomáskülönbség-érzékelőt a keringési veszteség észlelésére. A szivattyú nyomóvezetékében lévő áramláskapcsoló megszakítja a fűtőelem áramellátását, ha az áramlás a biztonságos küszöb alá esik. A kapcsolónak függetlennek kell lennie a fő vezérlőrendszertől, és kézi alaphelyzetbe kell állítania.
Csökkentse a wattsűrűséget az alacsony áramlású{0}}zónákban. Ha a fűtőberendezésnek olyan helyen kell működnie, ahol az áramlás nem tartható 0,15 m/s felett, a wattsűrűséget csökkenteni kell, hogy a fűtőfelület hőmérséklete a helyi forráspont alatt maradjon. A pangó zónákban a biztonságos wattsűrűség 0,6–0,8 W/cm².
Amikor a szabványos fűtőberendezések nem tudják fenntartani a biztonságos sebességet
A bonyolult belső rögzítéssel és korlátozott keringtetésű tartályok gyakran nem tudják biztosítani azt az áramlási sebességet, amelyet a fűtőberendezés biztonságos működése megkövetel. A fő tartálytérfogatban jól működő fűtőtest a sarokban vagy egy lámpatest mögött elfogyhat.
Egy egyedi PTFE merülőfűtő-konfiguráció áramlási-optimalizált pozícióval, dedikált oktatóval és alacsonyabb wattsűrűséggel kiküszöböli az áramláshiány kiváltó okát. A specifikációs folyamat megköveteli a tartály méreteit, a keringtetés elrendezését, a fűtőelem helyzetét, a fürdő kémiáját és a szükséges teljesítményt. A több tartállyal rendelkező létesítményeknél ez az alkalmazás--specifikus megközelítés csökkenti a páralefedés kockázatát és meghosszabbítja a fűtőelem élettartamát.
