Ποιο είναι το μέγιστο επιτρεπόμενο πάχος τοιχώματος περιβλήματος από ανοξείδωτο χάλυβα 316 για θερμαντήρα εμβάπτισης χαμηλής-Watt-πυκνότητας που λειτουργεί σε στάσιμο, υψηλή-θερμοκρασία θερμικού λαδιού πάνω από 150 βαθμούς Κελσίου;

Οι μηχανικοί διεργασιών που είναι επιφορτισμένοι με τη συντήρηση συστημάτων ρευστού μεταφοράς θερμότητας σε χημικά εργοστάσια, εργασίες χύτευσης πλαστικών και εγκαταστάσεις επεξεργασίας τροφίμων αντιμετωπίζουν ένα μοναδικό σύνολο περιορισμών όταν επιλέγουν ηλεκτρικούς θερμαντήρες εμβάπτισης για υπηρεσία θερμικού λαδιού. Τα συστήματα με βάση το νερό έχουν πολύ υψηλές πυκνότητες watt λόγω των ισχυρών συντελεστών μεταφοράς θερμότητας, ενώ τα θερμικά λάδια έχουν πολύ κακές ιδιότητες μεταφοράς θερμότητας, περίπου το ένα δέκατο έως το ένα εικοστό αυτής του νερού. Σε καταστάσεις στάσιμης ή χαμηλής ροής, το λάδι που έρχεται σε επαφή με το περίβλημα του θερμαντήρα μπορεί να θερμανθεί σε θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από τη θερμοκρασία του υγρού όγκου με αποτέλεσμα τη θερμική φθορά, την οπτανθρακοποίηση και την ενδεχόμενη αστοχία του θερμαντήρα. Το πάχος τοιχώματος της θήκης από ανοξείδωτο χάλυβα 316 είναι εξαιρετικά σημαντικό για αυτόν τον μηχανισμό αστοχίας, καθώς η θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας είναι συνάρτηση του πάχους του τοιχώματος για μια συγκεκριμένη πυκνότητα watt. Οι δημοσιευμένοι περιορισμοί υποβάθμισης λαδιού και οι αρχές μεταφοράς θερμότητας χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό του μέγιστου αποδεκτού πάχους τοιχώματος για 316 περιβλήματα σε υπηρεσία θερμικού λαδιού χαμηλής-watt-πυκνότητας και υψηλής- θερμοκρασίας.

Μηχανισμοί αποικοδόμησης θερμικού λαδιού και όρια θερμοκρασίας επιφάνειας
Τα θερμικά έλαια είναι οργανικά υγρά τα οποία, σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, μπορεί να παρουσιάσουν θερμική πυρόλυση και οξείδωση. Η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία φιλμ (θερμοκρασία στη διεπαφή λαδιού-διεπαφής θήκης) εξαρτάται από τη χημεία του λαδιού, αλλά είναι συνήθως μεταξύ 250 και 350 βαθμών για τα ορυκτέλαια και μεταξύ 320 και 400 βαθμών για τα συνθετικά αρωματικά έλαια. Πέρα από αυτές τις θερμοκρασίες, υπάρχει μια επιταχυνόμενη παραγωγή αδιάλυτων πολυμερών, ανθρακούχων εναποθέσεων και καυστικών υποπροϊόντων. Όταν υπάρχει επίστρωση οπτάνθρακα ή πολυμερούς στην επιφάνεια του περιβλήματος, η επιφάνεια του περιβλήματος λειτουργεί ως μονωτικό φράγμα, αυξάνοντας περαιτέρω τη θερμοκρασία του περιβλήματος και επιταχύνοντας την αποικοδόμηση σε έναν κύκλο διαφυγής. Για 316 περιβλήματα από ανοξείδωτο χάλυβα βυθισμένα σε στάσιμο θερμικό λάδι, η θερμοκρασία της επιφάνειας υπολογίζεται ως T_s=T_b + (q× R_s) όπου T_b είναι η θερμοκρασία όγκου, q είναι η πυκνότητα watt και R_s είναι η συνολική αντίσταση του συστήματος, που είναι το άθροισμα της αγώγιμης αντίστασης του αγώγιμου τοιχώματος του περιβλήματος λαδιού. Στο στατικό λάδι, η αντίσταση μεταφοράς είναι η πιο σημαντική και είναι εξαιρετικά μη γραμμική λόγω της ασθενούς φυσικής συναγωγής και της μεγάλης διακύμανσης των χαρακτηριστικών του λαδιού με τη θερμοκρασία. Η εμπειρία της βιομηχανίας έχει δείξει ότι η πλειονότητα των ορυκτελαίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ασφάλεια μέχρι θερμοκρασία επιφάνειας θήκης 316 μοιρών και συνθετικά υψηλής ποιότητας έως 320 μοίρες. Αυτοί οι περιορισμοί μεταφράζονται άμεσα σε μέγιστη επιτρεπόμενη πυκνότητα watt για ένα συγκεκριμένο πάχος τοιχώματος.

Επίδραση του πάχους τοιχώματος στην επιφανειακή θερμοκρασία του λαδιού σε κατάσταση ηρεμίας
Σε μια δεδομένη πυκνότητα watt, η αύξηση του πάχους τοιχώματος του περιβλήματος 316 αυξάνει τη θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας κατά το ίδιο ποσό με την επιπλέον θερμική αντίσταση. Η άνοδος της θερμοκρασίας από τον όγκο στην επιφάνεια του περιβλήματος υπολογίζεται για στατικό λάδι στους 150 βαθμούς Κελσίου σε θερμοκρασία όγκου και φυσικό συντελεστή μεταφοράς θερμότητας ~200 W/m2K-που είναι τυπικός για μετρίως παχύρρευστα λάδια. Μια θήκη 1,0 mm 316 στα 4 W/cm² δίνει θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 235 μοιρών, πολύ κάτω από το όριο ορυκτελαίων 260 μοιρών. Η ίδια θερμάστρα, αλλά με θήκη 1,6 mm επιτυγχάνει 255 μοίρες, πλησιάζοντας το όριο. Με θηκάρι 2,0 mm η θερμοκρασία επιφάνειας είναι 270 μοίρες που είναι πέρα ​​από το επιτρεπόμενο όριο για τα περισσότερα ορυκτέλαια. Σε πάχος τοιχώματος 2,5 mm, η θερμοκρασία επιφάνειας είναι 290 μοίρες, γεγονός που επιταχύνει τη φθορά του λαδιού και την οπτανθρακοποίηση. Thic... Για συνθετικά λάδια όριο 320 βαθμών C. Στα 4 W/cm 2, μια θήκη 2,0 mm αποδίδει 270 μοίρες, πολύ κάτω από το όριο συνθετικού λαδιού. Ακόμη και μια θήκη 2,5 mm στα 4 W/cm² αποδίδει μόνο 290 μοίρες, ακόμα αποδεκτή για καλής ποιότητας συνθετικά. Ωστόσο, καθώς η θερμοκρασία λαδιού χύδην ανεβαίνει στους 180 βαθμούς ή 200 βαθμούς, η θερμοκρασία της επιφάνειας αυξάνεται ανάλογα και το μέγιστο αποδεκτό πάχος τοιχώματος πέφτει.

Μέγιστο συνιστώμενο πάχος τοιχώματος για σέρβις θερμικού λαδιού
Ο παρακάτω πίνακας προτείνει μέγιστο πάχος τοιχώματος περιβλήματος 316 για θερμαντήρες εμβάπτισης χαμηλής{1}}πυκνότητας watt που χρησιμοποιούνται σε σταθερή ή χαμηλή- παροχή θερμικού λαδιού. Οι τιμές είναι για συνεχή λειτουργία, καθαρό λάδι χωρίς προηγούμενη φθορά και με buffer ασφαλείας 15 βαθμών κάτω από τη μέγιστη θερμοκρασία φιλμ που υποδεικνύεται από τον κατασκευαστή.

Τύπος θερμικού λαδιού Μέγιστη θερμοκρασία χύδην λαδιού Συνιστώμενη περιοχή πυκνότητας Watt Μέγιστο 316 Πάχος τοιχώματος θήκης Αναμενόμενος κίνδυνος οπτανθρακοποίησης
Ορυκτέλαιο τυπικής ποιότητας 120 μοίρες 3 – 5 W/cm² 1,6 mm Χαμηλό στα 1,6 mm; μέτρια παραπάνω
Τυπική ποιότητα 150 μοίρες 2 – 4 W/cm² 1,2 mm Μέτρια σε 1,2 mm; ψηλά από πάνω
Ορυκτέλαιο, υψηλής θερμοκρασίας ποιότητας 180 μοίρες 1,5 – 3 W/cm 2 1.0 mm Υψηλού κινδύνου, σκεφτείτε το συνθετικό λάδι
Συνθετικό αρωματικό λάδι 150 μοίρες 3 – 6 W/cm² 2,0 mm Χαμηλό στα 2,0 mm; μέτρια στα 2,5 χλστ
Συνθετικό αρωματικό λάδι 200 ​​μοίρες 2 – 4 W/cm² 1,6 mm Ήπιο στα 1,6 mm; σοβαρή στα 2,0 mm
Συνθετικό αρωματικό λάδι 250 μοίρες 1 – 2,5 W/cm² 1,2 mm Υψηλός κίνδυνος; χρειάζεται συνεχή παρακολούθηση
Συνθετικό αρωματικό λάδι με ροή 200 μοίρες 4 – 8 W/cm2 2.0 mm Χαμηλού κινδύνου με αναγκαστική κυκλοφορία
Σε όλες τις εφαρμογές θερμικού λαδιού όπου η θερμοκρασία όγκου είναι μεγαλύτερη από 150 μοίρες και το πάχος του τοιχώματος της θήκης είναι μεγαλύτερο από 1,6 mm, οι μηχανικοί πρέπει να ζητήσουν από τον κατασκευαστή του θερμαντήρα να παράσχει μια θερμική μελέτη που να υπολογίζει την ακριβή θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας με βάση τις δεδομένες παραμέτρους μεταφοράς θερμότητας του λαδιού. Σε αυτές τις ρυθμίσεις οι γενικές συστάσεις δεν αρκούν. Επιπλέον, η πιο αξιόπιστη προστασία έναντι της αλλοίωσης του λαδιού παρέχεται από ένα θερμοστοιχείο που είναι τοποθετημένο απευθείας στην επιφάνεια του περιβλήματος. Εάν η καταγεγραμμένη θερμοκρασία του περιβλήματος είναι κοντά στη μέγιστη θερμοκρασία φιλμ του λαδιού, η πυκνότητα watt του θερμαντήρα πρέπει να μειωθεί ή να αυξηθεί η κυκλοφορία λαδιού. Μια προσεκτική επιλογή πάχους τοιχώματος είναι μια οικονομική πρόταση. Το κόστος της αντικατάστασης του οπτανθρακοποιημένου λαδιού και του καθαρισμού ενός ρυπασμένου θερμαντήρα είναι συχνά πέντε έως δέκα φορές το κόστος του θερμαντήρα.