Ποια είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμική κλίση κατά μήκος ενός θερμαντήρα PFA μήκους 1,2 m για την αποφυγή λυγισμού της θήκης;

Ένας κατακόρυφος θερμαντήρας PFA μπορεί να έχει μια διαβάθμιση θερμοκρασίας από πάνω προς τα κάτω λόγω φυσικής μεταφοράς (πάνω θερμότερο) ή μη-ομοιόμορφης περιέλιξης. Όταν η επάνω περιοχή είναι πολύ πιο ζεστή από το κάτω τμήμα, η αναντιστοιχία θερμικής διαστολής προκαλεί θλιπτική τάση στην θερμότερη περιοχή. Όταν η θλιπτική τάση είναι μεγαλύτερη από το κρίσιμο φορτίο λυγισμού του σωλήνα PFA, η θήκη θα λυγίσει και θα δημιουργήσει ένα κύμα ή θα λυγίσει για να αγγίξει το τοίχωμα της δεξαμενής ή τις κοντινές θερμάστρες. Για μια ελεύθερη κάθετη θερμάστρα μήκους 1,2 m PFA 25 mm OD, τοίχο 2 mm, η μέγιστη επιτρεπόμενη αξονική κλίση θερμοκρασίας (ΔT από πάνω προς τα κάτω) είναι 25-35 μοίρες. Ο λυγισμός παρατηρείται μετά από 100-500 κύκλους θερμότητας για κλίση πάνω από 40 degC. Για θερμαντήρες που περιορίζονται από βραχίονες στήριξης, η επιτρεπόμενη κλίση είναι μικρότερη (15 έως 25 μοίρες). Η κλίση στην κρίσιμη κατάσταση εξαρτάται από την αναλογία λεπτότητας του σωλήνα (μήκος/διάμετρος) και το πάχος του τοιχώματος.

Λυγισμός και κρίσιμη μηχανική καταπόνησης
Εάν θερμάνετε έναν σωλήνα ανομοιόμορφα, η καυτή πλευρά διαστέλλεται περισσότερο από την κρύα πλευρά. Εάν τα άκρα συγκρατούνται (από τη φλάντζα στερέωσης στο επάνω μέρος και την ελεύθερη άκρη στο κάτω μέρος), το θερμότερο μέρος υποβάλλεται σε συμπίεση. Η κρίσιμη τάση λυγισμού για έναν σωλήνα με λεπτά-τοιχώματα δίνεται από το σ_crit=(π^2 * E * I) / (L^2 * A) όπου E είναι ο συντελεστής ελαστικότητας του PFA (500-700 MPa στις 100 μοίρες), I είναι η ροπή αδράνειας είναι το εμβαδόν της αδράνειας, το L είναι η διατομή. I=π/64 x (OD4- ID4)=0.049 x (25 4-21 4)=0.049 x (390 625-194 481)=0.049 x 196 144=9 611 mm4 για σωλήνα τοίχου OD 25 mm, 2 mm. Ένα=144.5 mm2. Με μεγαλύτερο μήκος τομής 0,6 m (το μισό του θερμαντήρα), σ_crit=(π² × 600 × 9.611) / (600² × 144.5)=(9.870 × 9.611) / (360.000 3.}5.) {4. 52,0e6=1.82 MPa. Η θλιπτική τάση λόγω θερμικής διαστολής είναι σ_θερμική=E* *ΔT όπου=110 ppm/ βαθμός Για σ_θερμικό=σ_crit, ΔT_crit=σ_crit/(E )=1.82/(600×110}}}/{6 μοίρες. Αυτό συμφωνεί με το παρατηρούμενο εύρος των 25-35 βαθμών Κελσίου.

Εάν το πλήρες μήκος του θερμαντήρα (1,2 m) είναι το θερμό τμήμα, το L αυξάνεται, το σ_crit μειώνεται στα 0,45 MPa και το ΔT_crit είναι 6,8 μοίρες – μια μη πρακτική τιμή. Ο λυγισμός είναι πιο κατάλληλος να συμβεί εάν η καυτή ζώνη βρίσκεται στο ένα άκρο (είτε πάνω είτε κάτω) αντί να κατανέμεται ομοιόμορφα. Για ένα τυπικό προφίλ φυσικής μεταφοράς με θερμότερη κορυφή (το θερμαντήρα), το μήκος της θερμής ζώνης είναι συχνά 30-50% του συνολικού μήκους αποδίδοντας ΔT_crit σε εύρος 25-35 μοιρών.

Επιτρεπτή θερμική κλίση γεωμετρίας θερμαντήρα
Μήκος θερμαντήρα (m) OD (mm) Τοίχος (mm) Μήκος θερμής ζώνης (m) σ κριτ (MPa) ΔT κριτ (βαθμός )Συνιστώμενο μέγιστο ΔT για ασφαλή λειτουργία 0.8 25 2.0 0.4 (ανώτατο 50%) 4.2 64 40 βαθμός 1.0 25 2.0 0.5 2.7 41 30 βαθμός 1.2 25 2.0 0.6 1.8 27 20 βαθμός 1.5 25 2.0 0.75 1.2 18 15 βαθμός 1.2 25 1.5 0.6 1.2 18 15 βαθμός (week wall)
1.2 32 2.5 0.6 2.5 38 25 βαθμός (πιο άκαμπτος σωλήνας)
1.2 25 2.5 0.6 2.2 33 25 βαθμός (παχύτερος τοίχος)
1.2 με μεσαίο-στήριγμα ανοίγματος 25 2.0 0.6 (δύο τμήματα 0,3 m) 7,3 κάθε 110 60 μοίρες (υποστηρίζει την αποτροπή λυγισμού)
Πρόληψη λυγισμού στην πράξη
Επιτρέπεται μέγιστη κατακόρυφη διαφορά θερμοκρασίας 20 μοιρών για ασφαλή μακροχρόνια λειτουργία θερμαντήρα PFA 1,2 m. Εάν το προφίλ φυσικής μεταφοράς δίνει μια κλίση 15 βαθμών C (κάτω 80, πάνω 95 βαθμοί C), τότε ο θερμαντήρας είναι ασφαλής. Εάν η κλίση πλησιάζει τις 25 μοίρες, μπορεί να λυγίσει μετά από πολλούς κύκλους. Εάν η κλίση φτάσει τις 35 μοίρες, ο λυγισμός είναι πιθανός εντός εβδομάδων.

Για να μειώσετε τη θερμική κλίση:

Χρησιμοποιήστε θερμάστρα μεταβλητού βήματος για να προσαρμόσετε την παραγωγή θερμότητας στην τοπική απώλεια θερμότητας (περισσότερη ισχύς στο κάτω μέρος λιγότερη ισχύς στο επάνω μέρος).

Εγκαταστήστε μια αντλία ανακυκλοφορίας για να αφαιρέσετε τη στρωματοποίηση με φυσική μεταφορά.

Τοποθετήστε ένα μεταλλικό χιτώνιο ή έναν δακτύλιο οδηγό γύρω από τη θερμάστρα στο μεσαίο{{0} ύψος (500-600 mm από τη φλάντζα). Ο δακτύλιος οδήγησης σταματά την πλευρική κίνηση και αυξάνει την κρίσιμη τάση λυγισμού κατά 4× (το ενεργό μήκος μειώθηκε στο μισό, το sigma_crit αυξήθηκε κατά 4×). Ο δακτύλιος οδήγησης δεν πρέπει να πιάνει σφιχτά. Αφήστε χώρο 2-3 mm για θερμική διαστολή.

Μειώστε την πυκνότητα watt στην επάνω ζώνη είτε μειώνοντας τη συνολική ισχύ είτε αυξάνοντας την επιφάνεια του θερμαντήρα.

Ανίχνευση λυγισμού
Ο λυγισμός θεωρείται ως επίμονη κάμψη ή κύμα στο περίβλημα PFA. Πρώτα σημάδια: η θερμάστρα δεν κρέμεται πλέον κάθετα, αγγίζει τον τοίχο της δεξαμενής ή άλλη(ες) θερμάστρα(ες). Η δημιουργία φυσαλίδων οφείλεται σε τοπική υπερθέρμανση όπου έρχεται σε επαφή το τοίχωμα της δεξαμενής (PFA έναντι μετάλλου). Εάν δείτε λυγισμό, αποσυνδέστε αμέσως τη θερμάστρα. Δεν θα ισιώσει όταν κρυώσει, το PFA έχει υποχωρήσει μόνιμα. Αλλάξτε θερμάστρα. Μειώστε τη διαβάθμιση θερμοκρασίας πριν την αντικατάσταση (αλλαγή κατανομής ισχύος ή προσθήκη ροής).

Πεδίο-Δοκιμή
Ένας θερμαντήρας PFA 1,2 m σε ένα λουτρό επιμετάλλωσης 90 μοιρών με περιορισμένη κυκλοφορία έδωσε μια κλίση θερμοκρασίας από πάνω προς τα κάτω 28 μοιρών (κάτω 76 μοίρες, επάνω 104 μοίρες). Μετά από 3 μήνες οι εργάτες βρήκαν τη θερμάστρα σε επαφή με το τοίχωμα της δεξαμενής. Η επιθεώρηση έδειξε 15 mm πλώρης στο μέσο-ύψος. Η θερμάστρα άλλαξε. Η κλίση μειώθηκε σε 8 μοίρες μετά την εγκατάσταση μιας αντλίας ανακυκλοφορίας. Η θέρμανση αντικατάστασης ήταν σταθερή για 3+ χρόνια. Το κόστος της αντλίας (500) ήταν μικρότερο από το κοστοφόνεροτοποθέτηση θερμοσίφωνα (500) ήταν λιγότερο από το κοστοφόνερο αντικατάσταση θερμαντήρα (800) με χρόνο διακοπής λειτουργίας.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ ΜΕΓΙΣΤΗ ΚΛΙΣΗ 20 βαθμών ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ 1,2m
Για έναν θερμαντήρα PFA μήκους 1,2 m με OD 25 mm, τοίχωμα 2 mm, η μέγιστη επιτρεπόμενη κλίση θερμοκρασίας μεταξύ επάνω και κάτω για την αποφυγή λυγισμού είναι 20–25 μοίρες για ασφαλή συνεχή λειτουργία. Εάν η θερμοκρασία ξεπεράσει τους 35 βαθμούς, κουμπώστε μέσα σε εβδομάδες. Η κρίσιμη κλίση είναι χαμηλότερη για μεγαλύτερες θερμάστρες (1,5 m: 15 μοίρες) και λεπτότερα τοιχώματα (1,5 mm: 15 μοίρες). Για να αποφύγετε το λυγισμό, παρακολουθήστε το κατακόρυφο προφίλ θερμοκρασίας, χαμηλώστε την κλίση με ανακυκλοφορία ή θερμαντήρες μεταβλητού βήματος και παρέχετε{13}}οδηγούς δακτυλίου μεσαίου ανοίγματος εάν οι κλίσεις είναι αναπόφευκτες. Δεν είναι μια προοδευτική κατάρρευση. Είναι μια ξαφνική γεωμετρική αστάθεια που παραμορφώνει μόνιμα τη θερμάστρα . Σεβαστείτε την κλίση, τον θερμαντήρα στήριξης ή και τα δύο. Μια χαρούμενη θερμάστρα είναι μια ευθεία θερμάστρα. Κρατήστε το ίσιο. Κρατήστε το ασφαλές.