Mikä on upotussyvyyden vaikutus PTFE-lämmittimen lämmönsiirtonopeuteen ja turvallisuuteen?

Nesteen taso voi laskea haihtumishäviöiden vuoksi tai koska säiliötä ei ole täytetty uudelleen ja osa PTFE-sähkölämmittimestä on alttiina höyrylle tai ilmalle. Pienellä muutoksella upotussyvyydessä voi olla vakavia seurauksia lämmittimelle. Upotussyvyyden, lämmönsiirron ja materiaalirajoitusten välisen suhteen ymmärtäminen on tärkeää kaikissa laitoksissa, joissa käytetään näitä korroosionkestäviä lämmityselementtejä.

Nestelinjan lämpöraja
Käytännössä nesteputki on vakava lämmönesto. Lämmittimen nimelliswattitiheys on voimassa vain, kun koko lämmitetty pituus on veden alla. Täysin upotettuna vaippaa ympäröivä neste vetää aina lämpöä ulos vaipasta, joten PTFE-pinta pysyy mukavasti turvallisella toiminta-alueellaan. Jos vaippa on osittain esillä, neste ei enää jäähdytä kappaletta ja sen lämpötila ylittää PTFE-rajan 110 astetta ja vaippa voi rakkuloitua tai halkeilla.

Jo muutaman senttimetrin altistuminen kuuman nestehöyryn{0}}rajapinnalle voi luoda tappavan kuuman alueen. Ilma ja höyry johtavat ja varastoivat lämpöä paljon vähemmän tehokkaasti kuin neste. Paljastunut osa ylikuumenee siten nopeasti. Sillä välin vielä veden alla oleva osa saa nyt kaiken tehon, mikä nostaa sen tehollisen wattitiheyden ehkä yli sallitun rajan. Tämä kaksoisvaikutus-ylikuumeneminen esillä olevassa osassa ja vedenalaisen osan ylikuormitus-heikentää suoraan sekä lämmönsiirtokykyä että käyttöturvallisuutta.

PTFE-lämmittimen upotussyvyys Lämmönsiirron turvallisuus Upotussyvyyden vaikutus
Tavoitetermi PTFE-lämmittimen upotussyvyyden lämmönsiirtoturvallisuus koostuu kolmesta toisiinsa liittyvästä näkökulmasta. Matala upotus minimoisi lämmön haihtumista varten käytettävissä olevan kostuneen pinta-alan. Pienempi vedenalainen alue tietyllä tehonsyötöllä aiheuttaa suuremman paikallisen lämpövirran jäljellä olevan kostuneen vaipan läpi. Jos tämä paikallinen virtaus ylittää nesteen kyvyn poistaa lämpöä, tapahtuu kalvon kiehumista tai paikallista ylikuumenemista. PTFE-vaippa ei kestä tällaista lämpötilaa, koska jatkuvan käyttölämpötilan maksimilämpötila on noin 110 C. PTFE-lämmitin tuhoutuu sekunneissa tai minuuteissa kuiva{6}}polton seurauksena.

Vaara jäädä osittain veden alle
Osittainen upotus aiheuttaa kuuman pisteen nestelinjassa, mikä lisää vaipan hajoamista lämpökierron vuoksi. Koska nestetaso vaihtelee – ylös ja alas prosessin tarpeiden tai haihtumisen vuoksi, sama vaipan osa muuttuu aina nesteen jäähdyttämisestä ilmalle altistumiseen. Jokainen sykli rasittaa PTFE-ainetta. Ajan myötä syntyy mikro-halkeamia, jotka mahdollistavat kosteuden tunkeutumisen ja mahdollisen sähkökatkon.

Lämmönsiirron näkökulmasta lämmittimen esillä oleva osa ei tee olennaisesti mitään prosessoivan lämmityksen kannalta. Kaikki hyödyllinen energiansiirto tapahtuu vain veden alla. Tämä tarkoittaa, että tietyllä tavoitelämpötilalla osittain upotetun lämmittimen on työskenneltävä kovemmin, eli kuumemmin tai pidempään, kompensoidakseen sitä – ei turvallista eikä tehokasta.

Suojatoimenpiteet riittämättömän upotuksen varalta
Koska alhaisen nestetason vaikutukset ovat vakavia, useita teknisiä ohjauskeinoja tulisi käyttää sen varmistamiseksi, että lämmitin ei koskaan käy osittain paljastetussa tilassa.

Matalan tason katkaisukytkimet
Matalan tason katkaisukytkin katkaisee virran, jos neste putoaa esiasetetun tason alapuolelle. Tämä on yksinkertainen, turvallinen ja tehokas tapa välttää kuiva-poltto tai epätäydellinen upottaminen. Kelluva kytkin tarjoaa edullisen vakuutuksen usean- dollarin elementin vaihdon ja siitä johtuvan tuotannon keskeytyksen varalta. Tällaiset kytkimet voidaan sijoittaa lukitusreleeseen siten, että virta palautuu vasta, kun nesteen taso on manuaalisesti tarkistettu turvalliseksi.

Lämmittimen suunnittelu sopivalla kylmävyöhykkeellä
Lämmittimen geometria on toinen hyvä strategia. Hyvin rakennetussa PTFE-sähkölämmittimessä lämmitetty osuus on paljon alimman odotetun nestetason alapuolella ja riittävän kylmävyöhykkeen yläpuolella. Kylmä vyöhyke on lämmitetyn pituuden yläpuolella oleva vaipan alue, joka on lämmittämätön. Varsinaiset lämmitysvastukset ovat upotettuina, vaikka nesteen taso laskee useita senttejä, kylmävyöhyke paljastuu. Tämä muotoilu erottaa lämmittimen turvallisuuden tiukasta tasonsäädöstä. Tämä luo passiivisen puskurin.

Mutta kylmä vyöhyke ei riitä, jos neste pääsee alas alarajansa yli. Oikean kokoisen kylmävyöhykkeen ja itsenäisen tasokytkimen yhdistelmä tarjoaa siis vahvimman suojan.

Materiaalirajoitukset ja kuiva{0}}palo
PTFE:n korkein jatkuva käyttölämpötila on noin 110 astetta (230 astetta F). Ilman nestejäähdytystä jännitteisen lämmittimen vaipan lämpötila ilmassa nousee nopeasti tämän rajan yli. Normaalilla teollisuuswattitiheydellä (esim. . 5-15 W/cm²) pintalämpötilat voivat nousta 300 asteeseen tai korkeammalle muutamassa minuutissa. Näissä lämpötiloissa PTFE alkaa hajota muodostaen myrkyllisiä kemikaaleja (mukaan lukien fluorivetyä ja perfluori-isobuteenia) ja aiheuttaa vaipan rakkuloitumista, särkymistä tai sulamista.

Kuiva{0}}poltto ei ole asteittainen vikatila." Kun nestepinta on lämmitetyn pituuden alapuolella, lämpötila nousee nopeasti ja peruuttamattomasti. Käyttäjä on liian myöhään tajuamaan tuoksun tai lämmitystehokkuuden puutteen, lämmitin on jo pilalla.

Pääkohdat ja yhteenveto
PTFE-lämmittimien turvallisen ja tehokkaan toiminnan varmistamiseksi lämmitettävän osan täydellinen upotus on säilytettävä koko ajan. Tasonsäätö ei ole luksusta, se on turvaominaisuus. Osittainen upotus aiheuttaa kuuman pisteen nestelinjassa ja ylikuormittaa upotettua osaa ja vähentää sekä lämmönsiirtonopeutta että vaipan eheyttä.

Paras tapa suojata lämmitintä on olla antamatta sen koskaan kuivua. Tämä voidaan tehdä käyttämällä yhdistelmää:

Matalatasoinen katkaisukytkin{0}}, joka katkaisee virran ennen kuin neste saavuttaa kuumennetun pituuden.

LÄMMITTIMEN SUUNNITTELU LAAJENNETTULLA KYLMÄALUEELLA LÄMMITYSOSAN YLÄ.

Säiliön pinnankorkeuden valvontajärjestelmien ja uimurikytkimien rutiinitarkastus.

Jos PTFE-lämmitin upotetaan vaadittuun syvyyteen lämmönsiirron turvallisuuden vuoksi, se toimii johdonmukaisesti koko lämmittimen käyttöiän ajan tarkoituksenmukaisesti. Jos nesteen pinnan pientäkin pudotusta ei havaita, seurauksena voi olla katastrofaalinen vika, toimintojen pysäyttäminen ja vaarallisten kemikaalien purkautuminen.