Kuinka valita PTFE-lämmitin käytettäväksi paineistetussa säiliössä (enintään 5 baaria)?

PTFE-upotuslämmittimiä käytetään enimmäkseen avoimissa säiliöissä. Mutta kun prosessi vaatii tiiviin, paineistetun astian, joka käy muutaman baarin paineella, lämmittimestä tulee paineraja ja se on rakennettava sellaiseksi. Perinteinen avoin-säiliölämmitin ei vain aio leikata sitä. Oikean yksikön valintaan sisältyy ymmärrys paineen, lämpötilan ja materiaalin ominaisuuksien vuorovaikutuksesta – ja halukkuus työskennellä valmistajan kanssa räätälöidyn ratkaisun löytämiseksi.

Miksi tavalliset PTFE-lämmittimet epäonnistuvat paineistetuissa säiliöissä
PTFE-vaippa on alttiina vain ympäristön paineelle ja nesteen staattiselle paineelle avoimessa säiliössä. Kiukaan päätehtävänä on siirtää lämpöä ilman sähkövuotoja tai korroosiota. Ulkoinen paine kohdistetaan lämmittimen koko kostutetulle pinnalle paineistetussa säiliössä (5 bar tai 72 psi asti). Jos PTFE-vaippa on liian ohut tai huonosti huollettu, se romahtaa paine-eron vaikutuksesta. Toisaalta, jos säiliöön paineistetaan kaasuhuopa ja lämmittimen sisäpuoli ilmataan ilmakehään, vaipan on kestettävä ulospäin suuntautuvaa ilmapalloa.

Läpivientikohta, jossa lämmitin menee säiliön seinän tai laipan läpi, on myös mahdollinen vuotoreitti. Normaali puristusliitin tai avoin tiiviste ei kestä painetta. Koko kokoonpanon-vaippa, tiiviste, laippa ja sähköinen pääte-on katsottava painetta sisältäväksi komponentiksi.

Suuret suunnitteluhaasteet paineistetuille palveluille
1. Vahvistettu PTFE-vaippa
PTFE on melko pehmeä polymeeri, jolla on alhainen mekaaninen lujuus, erityisesti korkeissa lämpötiloissa. PTFE:n vetolujuus 20 asteessa on noin 20–30 MPa, mutta laskee dramaattisesti lämpötilan noustessa. Tavallisissa 80–100 asteen käsittelylämpötiloissa materiaali menettää yli puolet lujuudestaan. Siksi PTFE-lämmittimen paineluokitus on sekä lämpötilan että vaipan geometrian funktio.

Huollosta 5 baariin asti vaippaa on vahvistettava ajoittain 50–100 % avoimeen säiliömalliin verrattuna. Joskus PTFE:n mukana toimitetaan metalliverkko tai rei'itetty metallivuoraus, joka tarjoaa mekaanista tukea säilyttäen silti kemiallisen kestävyyden. Tätä kutsutaan vahvistetuksi vaipaksi. PTFE estää korroosiota ja vahvistus kestää paineen kuorman.

2. Korkeapaineliittimen tiiviste
PTFE-vaipan ja asennuslaipan välisen tiivisteen on oltava ilmatiivis ja paineistettu. Perus O--rengas tai tiiviste ei toimi syklisissä paineen ja lämpötilan vaihteluissa. Kaksi yleistä ratkaisua ovat:

Jousivoimaiset-PTFE-tiivisteet: PTFE-vaippa, jossa on sisäinen metallijousi, joka tarjoaa tasaisen tiivistysvoiman laippareikää vasten lämpölaajenemisen ja -kutistumisen kautta.

Metallivahvistetut tiivisteet: Komposiittitiiviste (esim. PTFE-pinnoitettu ruostumaton teräs), jossa yhdistyvät kemiallinen inertisyys ja mekaaninen kestävyys.

Jos tiivistemateriaaliraja ylittyy, tiiviste on sijoitettava niin, ettei se altistu täydelle prosessilämpötilalle. Monissa kokoonpanoissa viileä vyöhyke muodostetaan laajentamalla vaipan lämmittämätöntä aluetta nestepinnan yläpuolelle ja poispäin laipasta.

3. Nimellinen asennuslaipan paine
Säiliön suuttimeen kiinnitettävä laippa on rakennettava sopivan paineastiastandardin mukaan, kuten ASME B16.5 korotetuille pinta- tai rengasliitoslaippoille. Tyypillistä metallilaippaa ei kuitenkaan voi ylimuovata suoraan PTFE:llä paineistettua lämmitintä varten. Sen sijaan valmistaja käyttää yleensä metallilaippaa (ruostumaton teräs tai hiiliteräs PTFE-vuorauksella tai -pinnoitteella), joka on koneistettu vastaanottamaan PTFE-vaippa- ja tiivistejärjestely. Laipan paineluokan on oltava yhtä suuri tai suurempi kuin säiliön suunnittelupaine suurimmassa käyttölämpötilassa.

Painesäiliöiden tapauksessa lämmitin on painelaitteen osa ja siihen sovelletaan samoja sääntöjä kuin astiaan. Laippaliitos, joka vuotaa tai puhaltaa paineen alaisena, on vakava turvallisuusongelma, erityisesti kuumien, syövyttäviä nesteitä käytettäessä.

4. Kytkentärasia ja sähköinen sisäänkäynti
Jos lämmittimen kytkentärasia on suorassa yhteydessä prosessinesteeseen, se on ehkä määritettävä säiliön sisäisen paineen mukaan. Pitkää kylmävyöhykettä, PTFE-vaipan pitkää lämmittämätöntä osuutta, joka ulottuu säiliön suuttimen yläpuolelle, käytetään yleisesti kytkentärasian eristämiseen kostutetulta alueelta. Tämä kylmä alue toimii lämpö- ja paineesteenä. Sähköjohdot kulkevat hermeettisen tiivisteen (lasista metalliin tai keraamiseen) kautta lämmitinkokoonpanon yläosassa, jossa painetta on alennettu.

Valmistaja voi myös tarjota paine-{0}}sähköläpiviennin, joka on mitoitettu tietylle paine- ja lämpötila-alueelle. Langan sisäänmenon tulee säilyttää säiliön paineluokituksena, eli myös mahdolliset putkiliitännät on tiivistettävä.

Valintaprosessi – Vaiheittainen opas
PTFE-lämmittimen valitseminen paineistetussa säiliössä ei ole tee-se-itse-toimintoa. Nämä tiedot on toimitettava valmistajalle turvallisen ja vaatimustenmukaisen suunnittelun luomiseksi.

Tekniset tiedot vaaditaan
Parametri Tiedot annetaan
Suurin käyttöpaine esim. . 5 bar (mittari)
Max. käyttölämpötila esim. . 95 astetta
Prosessineste|Koostumus, pH, läsnä olevat liuottimet
Säiliösuuttimien koko ja laippastandardi esim. DN80 PN16, ANSI 3″ Class 150
Tarvittava teho ja wattitiheys kW tarvitaan, W/cm2
Säätötapa Päällä/pois, SCR tai termostaatti
Tyypillinen vastaus valmistajalta
Teknisten tietojen mukaan valmistaja:

Laske tarvittava vaipan paksuus – paksumpi PTFE suurempia paineita varten; vahvistettua mallia saatetaan suositella.

Valitse tiivistetyyppi – jousi{0}}PTFE tai metallivahvisteinen tiiviste paineen ja lämpötilan mukaan.

Määritä laippa – Sopiva metallilaippa (yleensä ruostumatonta terästä), jossa on korotettu pinta tai RTJ-ura, joka on porattu PTFE-vaipan ja tiivisteen sovittamiseksi.

Suunnittele kylmävyöhyke - Varmista, että lämmittämätön vaippa on vähintään nesteen enimmäistason yläpuolella, jotta laippa ja tiiviste pysyvät riittävän viileinä luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

Tarjoa painetestisertifikaatti: Useimmat valmistajat testaavat lämmitinkokoonpanon hydrostaattisesti 1,5-kertaisella nimellispaineella ennen toimitusta.

Päätöksen valinnan tarkistuslista PTFE-lämmittimen paineistettua säiliötä varten
Seuraavat kohdat tulee tarkistaa arvioitaessa toimittajaa tai kehitettäessä ostospesifikaatiota:

Samanaikainen paineen ja lämpötilan tila - Älä koskaan oleta, että 5 baarin lämmitin huoneenlämpötilassa toimisi 90 asteessa. C.

Pyydä vahvistettua vaippaa - Jos paine on yli 2 baaria tai lämpötila yli 80 astetta, tiedustele erityisesti, onko vaipassa metallivahvike vai parannettu seinämän paksuus.

Vahvista painemitoitettu laippa ja tiiviste – Mikä on laipan paineluokka (luokka 150, luokka 300 jne.) ja tiivistetyyppi? Pyydä testidokumentteja.

Tarkista sähköläpivienti - Varmista, että johtojen läpivientipaineraja säilyy. Kaikki asennukset eivät välttämättä riitä yhdelle kylmävyöhykkeelle.

Ota yhteyttä valmistajaan - Älä yritä muuttaa avointa-säiliölämmitintä paineistettuun huoltoon. Valitse vain lähde, jolla on kokemusta paineluokiteltuista PTFE-lämmittimistä.

Termi PTFE-lämmittimen painesäiliövalinta on lopullinen tunnustus siitä, että lämmitin on suunniteltava paineastiakomponentiksi, ei yksinkertaiseksi upotuselementiksi.

Yhteenveto: Erikoistuminen ei ole valinnainen
PTFE-lämmitin käytettäväksi paineistetussa säiliössä (enintään 5 baaria) on tilaustilaus, ja prosessiolosuhteet on ilmoitettava täydellisesti valmistajalle, jotta voidaan valmistaa turvallinen ja vaatimustenmukainen rakenne. Kun reunaehtoja muutetaan, vakiokomponentit on vaihdettava. Kaikki, mikä toimii avoimessa säiliössä, romahtaa tai vuotaa paineen alaisena. Oikeilla paine-, lämpötila-, nestekemian ja laipan yksityiskohdilla sekä pätevällä valmistajalla on luotettava ja pitkäikäinen lämmitysratkaisu. Tekninen lisätyö on minimaalinen hinta prosessin turvallisuudesta ja määräystenmukaisuudesta.