Chemijos gamykla prarado 6 kW PTFE panardinamą šildytuvą, kai sugedo recirkuliacinio siurblio sparnuotė ir srautas sumažėjo maždaug 60%. Tūrinio skysčio temperatūra išliko 3 laipsnių ribose nuo nustatytosios vertės. Valdytojas nematė jokių problemų. Tačiau šildytuvo paviršiaus temperatūra pakilo aukščiau taško, kur paviršiuje esantis skystis pradėjo garuoti. Susidarė garų antklodė, šilumos perdavimas žlugo, o PTFE per kelias valandas susidarė pūslės ir įtrūko.
Garų padengimas yra staigiausias panardinamojo PTFE šildytuvo gedimo būdas. Skirtingai nuo prasiskverbimo ar nuovargio, atsirandančio per mėnesius, antklodė gali sugadinti šildytuvą per vieną pamainą. Trigeris beveik visada yra srauto greičio sumažėjimas šildytuvo paviršiuje -sąlyga, kuri lemia, ar šiluma gali pakankamai greitai išeiti iš šildytuvo, kad liktų žemiau skysčio virimo temperatūros.
Kodėl prieš verdant atsiranda garų antklodė
Masinis virimas įvyksta, kai visas skystis pasiekia savo virimo tašką. Ant šildytuvo paviršiaus atsiranda garų antklodė, o skystis išlieka gerokai žemiau virimo temperatūros. Mechanizmas nesudėtingas: šildytuvo paviršiaus temperatūra visada yra aukštesnė už tūrinio skysčio temperatūrą. Jei skirtumas yra pakankamai didelis, skystis, besiliečiantis su šildytuvu, pasiekia savo virimo temperatūrą, nors aplinkinis skystis to nedaro.
80 laipsnių vandens virimo temperatūra yra 100 laipsnių atmosferos slėgyje. Šildytuvas, veikiantis 25 laipsniais virš tūrio, yra 105 laipsniais -virš vietinės virimo temperatūros. Ant šildytuvo paviršiaus susidaro garų burbuliukai. Jei srautas yra pakankamas, burbuliukai atsiskiria ir subyra vėsesniame skystyje. Jei srautas silpnas, burbuliukai susilieja į garų antklodę, kuri izoliuoja šildytuvą.
Kai antklodė susiformuoja, šilumos perdavimas žlunga. Šildytuvo paviršiaus temperatūra dažnai per kelias sekundes pakyla iki PTFE degradacijos diapazono. Polimeras suminkštėja, pūsleles ir trūkinėja. Gedimas yra negrįžtamas.
| Srauto greitis šildytuve | Šildytuvo ΔT esant 1,2 W/cm² | Šildytuvo temperatūra 80 laipsnių | Garų dangos rizika | Minimalus saugus greitis |
|---|---|---|---|---|
| >0.5 m/s | 6-10 laipsnių | 86–90 laipsnių | Nėra | - |
| 0.3–0.5 m/s | 10-15 laipsnių | 90-95 laipsnių | Žemas | Pakankamas |
| 0.15–0.3 m/s | 15-22 laipsnių | 95–102 laipsniai | Vidutinis | Ribinis |
| 0.05–0.15 m/s | 22-35 laipsnių | 102–115 laipsnių | Aukštas | Žemiau minimumo |
| <0.05 m/s | 35-50 laipsnių | 115-130 laipsnių | Labai aukštas | Nesaugu |
PTFE panardinamųjų šildytuvų srauto greitis ir garų padengimo rizika vandeninėse voniose 80 laipsnių temperatūroje
Minimalus greičio slenkstis
Mažiausias srauto greitis, reikalingas norint išvengti garų padengimo, priklauso nuo skysčio, vatų tankio ir masės temperatūros. Vandens pagrindo voniose, kurių temperatūra yra 60–80 laipsnių ir vatų tankis 1,0–1,5 W/cm², paprastai pakanka bent 0,15 m/s šildytuvo paviršiaus greičio, kad garų burbuliukai atsiskirtų prieš jiems susiliejant.
Žemiau 0,15 m/s, riba greitai siaurėja. Esant 0,1 m/s greičiui, šildytuvo - ir -tūrio tarpas gali viršyti 25 laipsnius, o šildytuvo paviršiaus temperatūra viršija vietinę virimo temperatūrą voniose, viršijančiose 70 laipsnių. Esant 0,05 m/s -faktiškai stovinčiam-, tarpas gali viršyti 40 laipsnių, o voniose, aukštesnėje nei 60 laipsnių, prasideda garų antklodė.
Klampių skysčių atveju minimalus greitis yra didesnis. Skysčiui, kurio klampumas tris kartus didesnis už vandens, reikia maždaug 1,5 karto didesnio greičio, kad būtų pasiektas toks pat ribinio sluoksnio storis. Nikelio sulfatui esant 55 laipsnių kampui, mažiausias greitis saugiam veikimui esant 1,2 W/cm² yra maždaug 0,25 m/s.
| Skysčio tipas | Klampumas darbinėje temperatūroje | Mažiausias greitis 1,0 W/cm² | Mažiausias greitis 1,5 W/cm² |
|---|---|---|---|
| Vanduo | 0,5 mPa·s | 0.10 m/s | 0.15 m/s |
| Praskieskite rūgštį | 0,7 mPa·s | 0.12 m/s | 0.18 m/s |
| Vatų nikelio | 2,0 mPa·s | 0.18 m/s | 0.28 m/s |
| Nikelio sulfamatas | 3,5 mPa·s | 0.22 m/s | 0.35 m/s |
| Beelektrinis nikelis | 4,5 mPa·s | 0.25 m/s | 0.40 m/s |
Minimalūs srauto greičiai, kad būtų išvengta garų padengimo PTFE panardinamo šildytuvo įrenginiuose
Kodėl bako{0}}lygio srauto matavimai klaidina
Srauto greitis šildytuvo paviršiuje beveik visada yra mažesnis nei bako{0}}vidutinis greitis. Purškimo vamzdžiai ir siurblys yra išdėstyti taip, kad skystis judėtų aplink ruošinius, o ne aplink šildytuvus. Šildytuvas dažnai stovi kampe, už stovo kreiptuvo arba ant sienos, esančios priešais įleidimo angą, kur vietinis greitis yra tik dalis bendrojo vidurkio.
Lauko matavimai dengimo talpyklose nuolat rodo, kad šildytuvo{0}}lygio greitis yra 30–70 % mažesnis už bako vidurkį. Negyvose zonose sumažėjimas gali būti 80–90%. Bako, kurio vardinis greitis yra 0,3 m/s, šildytuvo paviršiuje gali būti tik 0,05–0,1 m/s.
Štai kodėl bako{0}}lygio srauto matavimai negali būti naudojami saugiam šildytuvo veikimui patikrinti. Matavimai turi būti atliekami šildytuvo vietoje arba šildytuvas turi būti pastatytas žinomoje didelio srauto zonoje su atitinkama atsarga.
Praktinės priemonės saugiam greičiui palaikyti
Padėkite šildytuvą pagrindiniame srauto kelyje. Didžiausias greitis ir tolygiausias srautas atsiranda bako centre arba tiesiai vienoje linijoje su cirkuliacijos įleidimo anga. Venkite kampų, už pertvarų ir šalia perpildymo užtvankos.
Naudokite tam skirtą siurblį arba išpūtimo vamzdį, nukreiptą į šildytuvą. 150–250 mm atstumu nuo šildytuvo esantis nedidelis siurblys, nukreiptas į šildytuvo paviršių, padidina vietinį greitį iki 0,3–0,5 m/s. Tai yra patikimiausias būdas išlaikyti saugų šildytuvo greitį.
Įdiekite srauto jungiklį arba slėgio skirtumo jutiklį, kad aptiktumėte cirkuliacijos praradimą. Srauto jungiklis siurblio išleidimo linijoje atjungia šildytuvo maitinimą, jei srautas nukrenta žemiau saugios slenksčio. Jungiklis turi būti nepriklausomas nuo pagrindinės valdymo sistemos ir jį reikia atstatyti rankiniu būdu.
Sumažinkite vatų tankį{0}}mažo srauto zonose. Jei šildytuvas turi veikti tokioje vietoje, kur srautas negali būti didesnis nei 0,15 m/s, vatų tankis turi būti sumažintas, kad šildytuvo paviršiaus temperatūra būtų žemesnė už vietinę virimo temperatūrą. Sustingusiose zonose saugus vatų tankis yra 0,6–0,8 W/cm².
Kai standartiniai šildytuvai negali išlaikyti saugaus greičio
Cisternos su sudėtinga vidine tvirtinimo sistema ir ribota cirkuliacija dažnai negali užtikrinti tokio srauto greičio, kokio reikalauja saugus šildytuvo veikimas. Šildytuvas, kuris gerai veikia pagrindiniame bako tūryje, gali netekti srauto kampe arba už armatūros.
Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su optimizuota srauto{0}}padėčiais, specialiu induktoriumi ir mažesniu vatų tankiu pašalina pagrindinę srauto bado priežastį. Specifikacijos procese reikalingi bako matmenys, cirkuliacijos išdėstymas, šildytuvo padėtis, vonios chemija ir reikalinga galia. Įrenginiams su keliais rezervuarais šis taikymas-specifinis metodas sumažina garų padengimo riziką ir pailgina šildytuvo tarnavimo laiką.
