Chemijos gamykla užsakė du PTFE panardinamus šildytuvus vienodiems bakams. Vienas turėjo 1,5 mm PTFE apvalkalą. Kitas turėjo 2,5 mm apvalkalą. Abu buvo skirti tokiai pačiai galiai ir įtampai. Po aštuoniolikos mėnesių šildytuvas su plonu -apvalkalu vis dar veikė gerai. Storas-apvalkalas šildytuvas sugedo-ne dėl prasiskverbimo, o dėl vietinio perkaitimo. Storesnis apvalkalas pridėjo pakankamai šiluminės varžos, kad paviršiaus temperatūra pastumtų į skilimo diapazoną.
Apvalkalo storis yra vienas iš svarbiausių sprendimų PTFE panardinamojo šildytuvo specifikacijose ir vienas iš mažiausiai suprantamų. Storesnis apvalkalas užtikrina ilgesnį prasiskverbimo kelią ir geresnį mechaninį patvarumą. Tačiau tai taip pat padidina šiluminę varžą, padidindama paviršiaus temperatūrą bet kokiam vatų tankiui. Saugus vatų tankis priklauso nuo apvalkalo storio.
PTFE apvalkalo šiluminė varža
Šiluma turi kirsti PTFE apvalkalą, kol pasiekia proceso skystį. Apvalkalo šiluminė varža yra proporcinga jo storiui ir atvirkščiai proporcinga jo šilumos laidumui. PTFE esant 0,25 W/m·K, 1,5 mm apvalkalas padidina temperatūros kritimą maždaug 6 laipsniais esant 1,0 W/cm². 2,5 mm apvalkalas prideda maždaug 10 laipsnių. 3,5 mm apvalkalas prideda maždaug 14 laipsnių.
Šie temperatūros kritimai padidina konvekcinį paviršiaus kritimą ir vidinius lašus per užpildą ir metalinį apvalkalą. Bendras paviršiaus-ir-tūrio tarpas lemia faktinę polimero darbo temperatūrą.
| Apvalkalo storis | Šiluminis atsparumas | Paviršiaus ΔT esant 1,0 W/cm² | Paviršiaus ΔT esant 1,5 W/cm² | Santykinis prasiskverbimo kelias |
|---|---|---|---|---|
| 1,0 mm | Žemas | 4 laipsnis | 6 laipsnis | Trumpas |
| 1,5 mm | Vidutinis | 6 laipsnis | 9 laipsnis | Vidutinis |
| 2,0 mm | Vidutinis – didelis | 8 laipsnių | 12 laipsnių | Ilgas |
| 2,5 mm | Aukštas | 10 laipsnių | 15 laipsnių | Ilgiau |
| 3,0 mm | Labai aukštas | 12 laipsnių | 18 laipsnių | Ilgiausias |
Įprasto PTFE apvalkalo storio šiluminė varža ir prasiskverbimo kelias
Kodėl saugaus vato tankis mažėja, kai apvalkalo storis didėja
Saugus vatų tankis yra vatų tankis, kuris palaiko paviršiaus temperatūrą saugiame polimero diapazone. Didėjant apvalkalo storiui, didėja šiluminė varža, todėl paviršiaus temperatūra pakyla esant bet kokiam vatų tankiui. Norint išlaikyti paviršiaus temperatūrą saugiame diapazone, vatų tankis turi būti sumažintas.
1,5 mm apvalkalo 60 laipsnių vonioje esant 1,4 W/cm² vatų tankiui paviršiaus temperatūra gali būti žemesnė nei 100 laipsnių. 2,5 mm apvalkalo toje pačioje vonioje saugus vatų tankis sumažėja iki 1,0–1,2 W/cm². Norint pasiekti tą pačią paviršiaus temperatūrą, storesnis apvalkalas reikalauja mažesnio vatų tankio.
| Apvalkalo storis | Maksimalus vatų tankis paviršiui<100°C | Maksimalus vatų tankis paviršiui<110°C | Maksimalus vatų tankis paviršiui<120°C |
|---|---|---|---|
| 1,0 mm | 1,8 W/cm² | 2,0 W/cm² | 2,2 W/cm² |
| 1,5 mm | 1,4 W/cm² | 1,6 W/cm² | 1,8 W/cm² |
| 2,0 mm | 1,2 W/cm² | 1,4 W/cm² | 1,6 W/cm² |
| 2,5 mm | 1,0 W/cm² | 1,2 W/cm² | 1,4 W/cm² |
| 3,0 mm | 0,8 W/cm² | 1,0 W/cm² | 1,2 W/cm² |
Didžiausias vatų tankis esant skirtingiems apvalkalo storiams ir paviršiaus temperatūros riboms
Patvarumo ir šilumos perdavimo{0}}nuolaida
Storesnis apvalkalas užtikrina geresnį mechaninį patvarumą ir ilgesnį prasiskverbimo kelią. Tačiau tam taip pat reikalingas mažesnis vatų tankis, o tai reiškia didesnį paviršiaus plotą tai pačiai galiai. Šildytuvas tampa didesnis ir brangesnis.
Optimalus apvalkalo storis priklauso nuo naudojimo. Lengvam naudojimui plonas apvalkalas (1,0–1,5 mm) užtikrina pakankamą patvarumą ir didesnį vatų tankį. Agresyviam naudojimui storesnis apvalkalas (2,0–3,0 mm) užtikrina geresnį cheminį atsparumą, tačiau reikalauja mažesnio vatų tankio ir didesnio šildytuvo.
| Aptarnavimo būklė | Rekomenduojamas apvalkalo storis | Maksimalus vatų tankis | Santykinis šildytuvo dydis |
|---|---|---|---|
| švelnus,<60°C, clean fluids | 1,0–1,5 mm | 1,4–1,8 W/cm² | Kompaktiškas |
| Vidutinis, 60–70 laipsnių | 1,5–2,0 mm | 1,2–1,4 W/cm² | Vidutinis |
| Agresyvus, 70–80 laipsnių | 2,0–2,5 mm | 1,0–1,2 W/cm² | Didesnis |
| Labai agresyvus, 80–90 laipsnių | 2,5–3,0 mm | 0,8–1,0 W/cm² | Didžiausias |
| HF arba aukštos{0}}tempos paslaugos | 3,0 mm+ | 0,6–0,8 W/cm² | Labai didelis |
Apvalkalo storio ir vatų tankio rekomendacijos pagal eksploatavimo sąlygas
Apvalkalo storio ir vatų tankio suderinimas
Apvalkalo storis ir vatų tankis turi būti parenkami kartu. Storas apvalkalas su dideliu vatų tankiu sukuria nepriimtinai aukštą paviršiaus temperatūrą. Plonas apvalkalas su mažu vatų tankiu yra termiškai efektyvus, tačiau gali neužtikti pakankamai atsparumo prasiskverbimui esant agresyviai chemijai.
Praktinis metodas yra pirmiausia pasirinkti apvalkalo storį, atsižvelgiant į chemiją ir temperatūrą, tada pasirinkti vatų tankį, kad paviršiaus temperatūra būtų saugiame to storio diapazone. 2,5 mm apvalkalas, esant 1,0 W/cm², gali veikti esant tokiai pačiai paviršiaus temperatūrai kaip ir 1,5 mm apvalkalas esant 1,4 W/cm², tačiau storesnis apvalkalas užtikrina didesnį atsparumą prasiskverbimui ir mechaninį patvarumą.
Kai standartinio storio nepakanka
Kai kurioms programoms reikalingas apvalkalo storis arba vatų tankio deriniai, kurių standartiniai šildytuvai nesiūlo. Bakui su labai agresyvia chemine medžiaga esant aukštai temperatūrai gali prireikti 3,0 mm apvalkalo esant 0,8 W/cm² -kombinacijai, kuriai reikalingas didelis paviršiaus plotas ir pasirinktinė konfigūracija.
Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija leidžia optimizuoti apvalkalo storį ir vatų tankį pagal konkrečią paskirtį. Specifikacijos procesas reikalauja vonios chemijos, darbinės temperatūros, mechaninių rizikos veiksnių ir reikalingos galios. Įrenginiams, kuriuose yra daug pastangų, šis metodas subalansuoja patvarumą ir šilumos perdavimą tiksliau nei standartinių gaminių pasirinkimas.
22
Kuris PTFE panardinamojo šildytuvo dydis tinka 400 mm gilaus skalavimo bakui?
PCB parduotuvei reikėjo pakeisti PTFE panardinamą šildytuvą 400 mm gylio skalavimo bakui. Bakas buvo 900 mm pločio ir 1500 mm ilgio, o darbinis tūris – maždaug 480 litrų. Esamas šildytuvas buvo standartinis tiesus įrenginys, išsikišęs virš skysčio linijos ir sugedęs po 11 mėnesių. Techninės priežiūros komandai reikėjo šildytuvo, kuris tilptų į seklią baką, būtų visiškai panardintas ir tiektų reikiamą galią saugiu vatų tankiu.
Seklios talpyklos yra specifinis PTFE panardinamųjų šildytuvų projektavimo iššūkis. Naudojamas šildytuvo aukštis yra ribotas, todėl šildytuvas turi naudoti L- arba U- formos konfigūraciją, kad būtų pakankamai paviršiaus ploto esant mažam vatų tankiui.
Panardinimo gylio apribojimas
400 mm gylio bakas neužtikrina 400 mm naudingo šildytuvo aukščio. Skysčio lygis turi būti pakankamai aukštas, kad padengtų ruošinius, o šildytuvas turi likti visiškai panardintas iki minimalaus skysčio lygio. Praktiškai 400 mm gylio rezervuare naudojamas šildomas ilgis yra 200–280 mm, priklausomai nuo antvandeninio borto ir lygio svyravimų.
Tiesus šildytuvas, kurio šildomas ilgis yra 250 mm, suteikia 250 mm šildomo ilgio. 4 kW galiai esant 1,0 W/cm², reikalingas paviršiaus plotas yra 4000 cm². Kai apvalkalo skersmuo 32 mm, paviršiaus plotas yra maždaug 100 cm² 100 mm ilgio. 250 mm šildomas ilgis suteikia tik 250 cm²{14}}daug mažiau nei reikalaujama.
| Bako gylis | Naudojamas šildomas ilgis | Paviršiaus plotas prie 32 mm apvalkalo | Paviršiaus plotas prie 50 mm Apvalkalo | Šildomas Ilgis Reikalingas 4000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 300 mm | 150-200 mm | 150-200 cm² | 236–314 cm² | 2 000–2 667 mm |
| 400 mm | 200–280 mm | 200–280 cm² | 314–440 cm² | 1 429–2 000 mm |
| 500 mm | 300–350 mm | 300–350 cm² | 471–550 cm² | 1 143–1 333 mm |
| 600 mm | 350–450 mm | 350–450 cm² | 550–707 cm² | 889–1 143 mm |
Šildomo ilgio ir paviršiaus ploto reikalavimai 4 kW galiai esant 1,0 W/cm²
L-ar U-formos šildytuvo sprendimas
L- arba U- formos panardinamasis PTFE šildytuvas sulenkia šildomą elementą, kad seklioje talpykloje tilptų daugiau paviršiaus. Įprastas L-formos šildytuvas su 250 mm vertikalia sekcija ir 750 mm horizontalia sekcija suteikia 1 000 mm šildomo ilgio-keturis kartus ilgesnį nei tiesus šildytuvas tame pačiame bako gylyje.
Kai apvalkalo skersmuo 32 mm, 1000 mm šildomo ilgio sudaro maždaug 1000 cm² paviršiaus plotą. Tai vis dar yra mažiau nei 4000 cm², reikalingo 4 kW darbui esant 1,0 W/cm². Reikia didesnio apvalkalo skersmens arba kelių{11}}eilių konfigūracijos.
| Šildytuvo konfigūracija | Šildomas ilgis | Paviršiaus plotas 32 mm | Paviršiaus plotas 50 mm | Tinka 400 mm bakui |
|---|---|---|---|---|
| Tiesus, 250 mm | 250 mm | 250 cm² | 393 cm² | Taip, bet ploto nepakanka |
| L- formos, 250 + 750 mm | 1000 mm | 1000 cm² | 1571 cm² | Taip |
| U-formos, 250 + 500 + 250 mm | 1000 mm | 1000 cm² | 1571 cm² | Taip |
| Daugia{0}}praėjimas, 4 × 250 mm | 1000 mm | 1000 cm² | 1571 cm² | Taip |
| Daugia{0}}praėjimas, 8 × 250 mm | 2000 mm | 2000 cm² | 3 142 cm² | Tvirtas prigludimas |
Šildytuvo konfigūracijos 400 mm gylio bakui
Šildytuvo įdėjimas į baką
Šildytuvas turi tilpti į laisvą erdvę, netrukdydamas ruošiniams ar srautui. 900 × 1500 mm talpykloje šildytuvą galima pastatyti išilgai vienos sienos, paliekant centrinį tūrį ruošinio stovui. L-formos šildytuvas su 250 mm vertikalia sekcija ir 750 mm horizontalia dalimi tinka išilgai 1500 mm sienos.
Šildytuvas turi būti pastatytas taip, kad šildomas skyrius būtų visiškai panardintas iki minimalaus skysčio lygio. 400 mm gylio bakas su 320 mm skysčio lygiu ir 80 mm antvandeniniu bortu užtikrina 240 mm naudingą gylį. Šildytuvo šildomoji sekcija turi būti apatinėje 200 mm bako dalyje, o šildomos sekcijos viršus turi būti bent 40 mm žemiau minimalaus skysčio lygio.
Srauto ir temperatūros vienodumas
L-formos arba kelių-takų šildytuvas sekliame rezervuare gali sukurti srauto šešėlį, jei praėjimai yra per arti vienas kito. Skystis tarp praėjimų gali sustingti, sumažindamas šilumos perdavimą ir susidarydamas karštas vietas. Atstumas tarp praėjimų turi būti bent 30–40 mm, kad tarp jų būtų galima tekėti.
Jei bake yra cirkuliacinis siurblys, šildytuvas turi būti pastatytas taip, kad srautas tekėtų per tarpus tarp praėjimų. Jei bakas priklauso nuo natūralios konvekcijos, šildytuvas turi būti pastatytas taip, kad kylantis šilumos srautas galėtų išeiti neįstrigęs.
| Pass Spacing | Srautas tarp praėjimų | Karšto taško rizika | Rekomenduojama taikymas |
|---|---|---|---|
| <20 mm | Vargšas | Aukštas | Nerekomenduojama |
| 20-30 mm | Vidutinis | Vidutinis | Tik mažas vatų tankis |
| 30-40 mm | Gerai | Žemas | Dauguma programų |
| >40 mm | Puikiai | Labai žemas | Didelio vatų tankio arba klampūs skysčiai |
Tarpas tarp pralaidų ir jo poveikis srautui ir karštųjų taškų rizikai
Kai standartinis šildytuvas netelpa į baką
400 mm gylio bakui, kurio galia yra 4 kW esant 1,0 W/cm², reikalingas kelių srautų šildytuvas, kurio standartinės produktų linijos gali nepasiūlyti. Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su L-formos arba kelių{6}}praėjimų dizainu, 50 mm apvalkalo skersmeniu ir 30–40 mm praėjimo tarpais pašalina pagrindinę erdvės trūkumo priežastį. Specifikacijos procesas reikalauja rezervuaro matmenų, skysčio lygio diapazono, reikiamos galios, vonios chemijos ir srauto sąlygų. Įrenginiams su negiliais rezervuarais šis pritaikymo metodas{12}}užtikrina reikiamą paviršiaus plotą turimoje erdvėje.
