Завод з анодування витягнув великий занурювальний нагрівач з PTFE з резервуара для сірчаної кислоти глибиною 1200 мм після одинадцяти місяців експлуатації. Обігрівач був рівний під час встановлення. Тепер він був зігнутий до стінки резервуара майже на 14 мм у центрі. Кріпильні болти все ще були туго затягнуті, і обігрівач не тріснув, але дужка утворила щілину між обігрівачем і стіною, створивши зону застою, де рідина перегрівалася, а PTFE руйнувався.
Деформація дуги — це структурна форма руйнування, яка часто зустрічається в глибоких резервуарах, де нагрівач довгий і тонкий. Обігрівач утримується зверху монтажним фланцем, а знизу – напрямною або кронштейном. Коли нагрівач нагрівається, він розширюється. Обмеження перешкоджають рівномірному розширенню, а нагрівач прогинається, щоб зменшити напругу.
Чому глибокі резервуари сприяють схилу
У глибокій ємності нагрівач довгий. Для бака глибиною 1200 мм може знадобитися нагрівач довжиною 1000 мм. Співвідношення довжини-до-діаметра є високим, що робить обігрівач гнучким. Довгий тонкий утеплювач кланяється легше, ніж короткий товстий.
Розподіл температури в глибокій ємності нерівномірний. Нижня частина нагрівача занурена в холоднішу, щільнішу рідину. Верхня частина знаходиться в більш теплій, менш густій рідині. Різниця температур між верхньою та нижньою частинами нагрівача створює диференціальне розширення. Тепліший верх розширюється більше, ніж холодніший низ. Нагрівач схиляється в бік більш холодного.
| Глибина резервуара | Довжина обігрівача | Співвідношення довжини-до-діаметра | Ризик поклону | Типовий лук після 12 місяців |
|---|---|---|---|---|
| 600 мм | 400 мм | 12:1 | Низький | <3 mm |
| 800 мм | 600 мм | 19:1 | Помірний | 3–8 мм |
| 1000 мм | 800 мм | 25:1 | Високий | 8–14 мм |
| 1200 мм | 1000 мм | 31:1 | Дуже високий | 12–20 мм |
| 1500 мм | 1300 мм | 41:1 | Сильний | >20 мм |
Співвідношення довжини нагрівача-до-діаметра та ризик викривлення в глибоких резервуарах
Як лук впливає на продуктивність обігрівача
Зігнутий нагрівач створює зазор між нагрівачем і стінкою бака. Розрив найширший у центрі лука. Рідина в щілині застоюється-вона не може вільно циркулювати. Поверхня нагрівача, звернена до зазору, нагрівається сильніше, оскільки тепло не може вийти в об’єм рідини.
Вища температура поверхні прискорює деградацію PTFE, відкладення накипу та проникнення. Вигнута частина стає першою частиною обігрівача, яка виходить з ладу.
Дужка також змінює схему потоку на стороні процесу нагрівача. Поверхня нагрівача більше не паралельна стіні, і розподіл потоку стає нерівномірним. Ділянки, де щілина вузька, мають вищу швидкість; області, де розрив великий, мають меншу швидкість. Нерівномірний потік створює не-рівномірність температури в баку.
Запобігання деформації лука
Найефективнішою профілактикою є підвищення жорсткості утеплювача. Товстіші піхви краще протистоять вигину, ніж тонкі. Збільшення товщини стінки оболонки з 2,0 мм до 2,5 мм зменшує дугу на 30–40%.
Додавання внутрішніх ребер жорсткості або центральної опорної труби збільшує жорсткість без значної ваги. Ребра можуть бути приварені або прикріплені до внутрішнього елемента і можуть бути орієнтовані по довжині нагрівача.
Гнучка монтажна конструкція враховує теплове розширення, не накладаючи обмежень, які спричиняють викривлення. Отвори з прорізами, пружинні-кріплення або розсувний кронштейн дозволяють обігрівачу розширюватися та звужуватися без згинання.
| Захід профілактики | Вплив на лук | Реалізація | Вартість |
|---|---|---|---|
| Більш товста оболонка 2,5 мм | Зниження на 30–40%. | Конструкція обігрівача | Помірний |
| Внутрішні ребра жорсткості | 40–60% зниження | Виготовлення обігрівача | Помірний |
| Щільні монтажні отвори | 20–35% зниження | Конструкція кріплення | Низький |
| Підпружинені-кріплення | 30–50% зниження | Конструкція кріплення | Вища |
Заходи профілактики деформації дуги в глибоких резервуарах
Коли схил вказує на проблему дизайну
Нагрівач, який прогинається, незважаючи на більш товсту оболонку та гнучке кріплення, свідчить про те, що глибина бака та довжина нагрівача не відповідають конструкції нагрівача. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з товстішою оболонкою, внутрішніми ребрами жорсткості та гнучкою конструкцією кріплення усуває першопричину викривлення. Процес специфікації вимагає глибини бака, діапазону рівня рідини, довжини нагрівача, робочої температури та необхідної потужності. Для установок із резервуарами глибокого анодування цей-спеціальний підхід зменшує деформацію дуги та подовжує термін служби нагрівача.
