Chemijos gamykla pametė PTFE panardinamą šildytuvą nikeliavimo bake tik po septynių mėnesių. Apvalkalas parodė smulkių, susikertančių plyšių raštą išilgai apatinės šildomos dalies. Įtrūkimai nebuvo susitelkę kraštuose ar skysčio linijoje. Jie buvo paskirstyti visoje srityje, kuri buvo priešais bako recirkuliacijos angą. Gamyklos cirkuliacinis siurblys buvo užprogramuotas taip, kad jis įsijungtų ir išsijungtų kas penkiolika minučių, kad būtų taupoma energija. Kiekvienas siurblio ciklas sukeldavo šiluminį šoką šildytuvo paviršiuje.
Šiluminio smūgio įtrūkimai atsiranda, kai PTFE panardinamojo šildytuvo paviršius patiria greitus temperatūros pokyčius, kurie viršija polimero gebėjimą prisitaikyti prie susidariusios deformacijos. Įtrūkimai susidaro dėl to, kad paviršius plečiasi arba susitraukia greičiau nei pagrindinė medžiaga. Laikui bėgant, ciklinis įtempis sukelia nuovargio įtrūkimus.
Kaip siurblio cikliškumas sukelia šiluminį šoką
Kai veikia cirkuliacinis siurblys, skysčio greitis šildytuvo paviršiuje yra didelis. Ribinis sluoksnis yra plonas, o šilumos perdavimas efektyvus. Apvalkalo paviršiaus temperatūra išlieka 10–15 laipsnių tūrio skysčio atžvilgiu.
Kai siurblys sustoja, skysčio greitis šildytuvo paviršiuje sumažėja iki beveik nulio. Ribinis sluoksnis storėja, o šilumos perdavimo efektyvumas žlunga. Apvalkalo paviršiaus temperatūra pakyla, kartais 20–30 laipsnių per kelias minutes. PTFE šiluminis plėtimasis didėja.
Kai siurblys vėl įsijungia, didelio{0}}greičio srautas greitai atvėsina paviršių. PTFE sutartys. Apatinis metalas, kuris taip greitai neatvėso, riboja susitraukimą. PTFE patiria tempimo įtempį. Pasikartojantys šildymo ir aušinimo ciklai sukelia nuovargio įtrūkimus.
| Siurblio ciklo laikotarpis | Paviršiaus ΔT išjungimo ciklo metu | Paviršiaus ΔT įjungimo ciklo metu | Streso amplitudė | Laikas įtrūkti |
|---|---|---|---|---|
| 30 minučių įjungimas/išjungimas | 15-20 laipsnių | 10-15 laipsnių | Vidutinis | 18-30 mėnesių |
| 15 minučių įjungimas/išjungimas | 20-30 laipsnių | 15-20 laipsnių | Aukštas | 8-16 mėnesių |
| 10 minučių įjungimas/išjungimas | 25-35 laipsnių | 18-25 laipsnių | Labai aukštas | 4-10 mėnesių |
| 5 minutės įjungimas/išjungimas | 30-45 laipsnių | 20-30 laipsnių | Sunkus | 2-6 mėn |
Siurblio ciklų dažnis ir jo poveikis šiluminio smūgio įtrūkimams
Kodėl įtrūkimai susikaupia šalia įleidimo angos
Įtrūkimai susidaro toje vietoje, kur šiluminis šokas yra stipriausias{0}}zonoje, nukreiptoje į recirkuliacijos įleidimo angą. Kai siurblys vėl įsijungia, įleidimo srautas patenka tiesiai į tą sritį. Ten esantis paviršius atvėsta greičiau nei likusios šildytuvo dalys. Šiluminis gradientas tarp susidūrimo zonos ir aplinkinio paviršiaus sukuria didžiausią įtampą.
Sugedusio šildytuvo įtrūkimai buvo susitelkę maždaug 150 mm pločio juostoje, nukreiptoje į įleidimo srauto kelią. Likusioje šildytuvo dalyje buvo tik nedidelis paviršiaus spalvos pakitimas.
Skirtumas tarp terminio šoko ir terminio nuovargio
Terminis šokas ir terminis nuovargis yra susiję, bet skirtingi. Terminis nuovargis atsiranda, kai šildytuvas ilgą laiką veikia tarp dviejų temperatūrų. Temperatūros pokytis per ciklą yra vidutinis, o įtempis mažas. Įtrūkimai vystosi lėtai, dažnai per metus.
Terminis šokas įvyksta, kai temperatūros pokytis per ciklą yra didelis ir greitas. Įtempimas yra didelis, o įtrūkimai greitai atsiranda. Įtrūkimai dažnai būna sunkesni ir labiau pasiskirstę nei dėl terminio nuovargio.
Šiluminio smūgio įtrūkimų prevencija
Veiksmingiausia prevencija – išvengti staigių srauto pokyčių šildytuvo paviršiuje. Nuolat veikiantis siurblys pašalina terminio šoko ciklą. Jei reikia taupyti energiją, kintamo -greičio siurblys, palaikantis minimalų srautą, yra geresnis nei įjungimo/išjungimo siurblys.
Jei siurblio ciklas yra neišvengiamas, ciklo laikotarpis turi būti pakankamai ilgas, kad tarp ciklų šildytuvo paviršiaus temperatūra stabilizuotųsi. 30 minučių ciklas sukelia mažiau streso nei 10 minučių ciklas. Minimalus ciklo laikotarpis priklauso nuo šildytuvo ir bako šiluminės masės.
Šildytuvas su storesniu PTFE apvalkalu ir mažesniu vatų tankiu turi didesnę šiluminę masę ir žemesnę paviršiaus temperatūrą. Jis lėčiau reaguoja į srauto pokyčius ir patiria mažesnį šiluminio šoko įtampą.
| Prevencinė priemonė | Poveikis šiluminiam šokui | Įgyvendinimas | Kaina |
|---|---|---|---|
| Nuolatinis siurblio veikimas | Pašalina šoko ciklą | Veiklos pakeitimas | Energijos kaina |
| Kintamo{0}}greičio siurblys | Išlaiko minimalų srautą | Siurblio atnaujinimas | Vidutinis |
| Ilgesnis ciklo laikotarpis | Mažesnė streso amplitudė | Kontroliuoti pasikeitimą | Žemas |
| Mažesnis vatų tankis | Žemesnė paviršiaus temperatūra | Šildytuvo dizainas | Vidutinis |
| Storesnis apvalkalas | Daugiau šiluminės masės | Šildytuvo dizainas | Vidutinis |
Šiluminio smūgio įtrūkimų prevencijos priemonės
Kai šiluminio smūgio įtrūkimai rodo dizaino problemą
Šildytuvas, kuris, nepaisant nuolatinio siurblio veikimo, sukelia šiluminio smūgio įtrūkimus, rodo, kad šildytuvo konstrukcija arba rezervuaro išdėstymas sukuria vietinį šiluminį įtampą. Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su mažesniu vatų tankiu, storesniu apvalkalu ir optimizuota srauto padėtimi pašalina pagrindinę terminio šoko priežastį. Specifikacijos procesui reikalingas siurblio veikimo grafikas, srauto greitis šildytuve, vonios chemija ir reikalinga galia. Įrenginiams, kuriuose cirkuliacija su pertrūkiais, šis pritaikymo metodas{4}}mažina šiluminio smūgio įtrūkimus ir pailgina šildytuvo tarnavimo laiką.
