PTFE panardinamasis šildytuvas turi tilpti į baką ir užtikrinti tolygų šilumos paskirstymą. Šildytuvo forma-tiesi, L-forma arba spiralė-turi įtakos ne tik įrengimo patogumui, bet ir šiluminėms savybėms bei tarnavimo laikui. Pasirinkus netinkamą geometriją, gali atsirasti netolygus šildymas, karštos vietos arba mechaninis šildytuvo dangos įtempimas. Fizinis rezervuaro išdėstymas (gylis, plotis ir galimi tvirtinimo taškai) yra pagrindinis veiksnys renkantis formą.
Įprastų PTFE šildytuvo formų apžvalga
Pramoninio panardinamo šildymo sistemose dominuoja trys standartinės konfigūracijos. Kiekviena forma skirta tam tikrai rezervuaro geometrijai ir tvirtinimo būdams.
Tiesūs vertikalūs šildytuvai
Tiesūs vertikalūs PTFE šildytuvai yra ilgi, strypiniai{0}}panašūs elementai, skirti gilioms talpykloms, kuriose skysčio aukštis viršija 60 centimetrų (apie 24 colius). Šie šildytuvai panardinami vertikaliai iš viršaus, dažnai naudojant flanšą arba srieginį tvirtinimą per bako dangtį arba šoninę sienelę. Idealiai tinka gilios cilindrinės arba stačiakampės talpyklos, dengimo vonios su pastoviu skysčio gyliu ir rezervuarai, kuriuose yra dugno nuosėdų ar šiukšlių (šildytuvas lieka virš nusistovėjusių kietųjų medžiagų). Tiesūs vertikalūs šildytuvai padidina panardinimo gylį neliečiant bako sienelių ar dugno, o natūralios konvekcijos srovės kyla išilgai šildytuvo ilgio, kad būtų skatinamas tolygus maišymas. Reikalingi paprasti atramos reikalavimai, paprastai tik viršutinis tvirtinimo taškas. Pagrindinis apribojimas yra netinkamumas seklioms talpykloms, kuriose šildytuvas išsikištų virš skysčio paviršiaus ir sukeltų sausą veikimą.
L-Formos šildytuvai
L-formos PTFE šildytuvai turi vertikalią koją, kuri praeina per rezervuaro sienelę arba dangtį, ir horizontalią koją, kuri eina išilgai bako dugno. Ši forma yra specialiai sukurta seklioms talpykloms arba įrenginiams, kur viršutinė prošvaisa yra ribota. Idealiai tinka seklioms talpykloms, kurių skysčio gylis yra nuo 30 iki 60 centimetrų (12–24 colių), bakus, kurių aukštis virš skysčio paviršiaus yra mažas, ir tvirtinimą virš --šono, kur šildytuvas užsikabina už bako krašto. Horizontali kojelė yra šalia bako dugno, šildoma iš apačios, kad būtų skatinama natūrali cirkuliacija, užtikrinant tolygų šilumos paskirstymą apatinėje bako dalyje. Svarbūs kompromisai{11}}yra kruopštaus mechaninio atramos poreikis, nes esant aukštai temperatūrai horizontali kojelė linkusi smukti nuo savo svorio, jei ji nėra tinkamai pritvirtinta. Ilgiems horizontaliems tarpatramiams (didesniems nei 60 centimetrų) rekomenduojami papildomi laikikliai arba atramos. Minimalų PTFE šildytuvų lenkimo spindulį riboja vidinė metalinė šerdis; staigūs 90 laipsnių lenkimai per mažu spinduliu gali įtrūkti PTFE apvalkalas gamybos ar montavimo metu.
Spiraliniai arba ritiniai šildytuvai
Spiraliniai PTFE šildytuvai susideda iš ištisinio suvynioto vamzdžio, kuris ilgą kaitinimo elementą sujungia į kompaktišką plotą. Jie naudojami, kai mažame bako tūryje reikia tiekti didelę galią. Idealiai tinka maži laboratoriniai arba bandomieji rezervuarai, netaisyklingos formos rezervuarai, kuriuose netelpa tiesūs ar L - formos šildytuvai, ir procesai, kuriems reikalingas intensyvus vietinis šildymas (pavyzdžiui, šalia įleidimo srauto). Spiraliniai šildytuvai užtikrina didelį vatų tankį užimtam plotui ir sukuria audringus srauto modelius aplink ritę, pagerindami šilumos perdavimą. Kompaktiška konstrukcija taip pat palengvina siuntimą ir tvarkymą. Apribojimai apima didesnį lokalizuotą vatų tankį, dėl kurio reikia atidžiai reguliuoti skysčio greitį arba maišyti, kad būtų išvengta perkaitimo. Ritės yra sunkiau valomos nei tiesios arba L{7}}formos konstrukcijos.
Formos pasirinkimo vadovas, pagrįstas rezervuaro geometrija
Pasirinkimas dažnai priklauso nuo šildytuvo ilgio ir orientacijos suderinimo su bako matmenimis. Prieš užbaigiant formą, naudinga atsižvelgti ir į skysčio gylį, ir į galimas montavimo vietas. Giliuose rezervuaruose, kurių gylis viršija 60 centimetrų ir atviru viršumi, rekomenduojamas tiesus vertikalus šildytuvas, kad būtų galima maksimaliai padidinti panardinimo ilgį, išlaikant galiuką 5–10 centimetrų virš bako dugno. Jei gilus bakas turi ribotą prieigą prie viršaus, tinkamas tiesus vertikalus šildytuvas su apatiniu-montavimo flanšu, nors tam reikia įrengti išleidimo angos arba sauso bako. Seklioms talpykloms, kurių gylis yra nuo 20 iki 60 centimetrų ir su standartiniu ratlankiu, idealiai tinka L-formos šildytuvas su tvirtinimu virš--šono, užtikrinant, kad horizontali kojelė neliestų bako dugno (turėtų būti leidžiamas 2–3 centimetrų tarpas). Kai seklioje talpykloje yra labai maža erdvė, pirmenybė teikiama L-formos šildytuvui su tvirtinimu per-sieną, o vertikali kojelė montuojama per šoninę sienelę netoli apačios. Mažiems rezervuarams, kurių tūris yra mažesnis nei 20 litrų, tinka spiralinis arba gyvatukas šildytuvas, jei išlaikomas pakankamas srautas pro gyvatuką. Stačiakampėje talpykloje, kuri yra plati, bet sekli, keli L{21}}formos šildytuvai turi būti tolygiai išdėstyti bako dugne. Cisternams su vidinėmis pertvaromis arba kliūtimis rekomenduojami tiesūs vertikalūs arba pasirinktiniai spiraliniai šildytuvai, kurių kontakto su pertvaromis išvengiama naudojant tarpiklius.
Montavimo būdai ir jų įtaka formos pasirinkimui
Montavimo konfigūracija neatsiejama nuo šildytuvo formos. Yra trys įprasti montavimo būdai. Tvirtinimas virš--šono paprastai naudojamas su L-formos šildytuvais, kai šildytuvas užsikabina už bako krašto, o vertikali kojelė yra rezervuaro išorėje, o horizontali kojelė viduje. Šis metodas nereikalauja prasiskverbimo į baką, bet reikalauja tinkamo ratlankio stiprumo. Viršutinis-jungės tvirtinimas naudojamas su tiesiais vertikaliais šildytuvais, kai PTFE arba metalinis flanšas prisukamas prie bako dangčio, užtikrinantis puikią atramą, tačiau norint nuimti šildytuvą, reikia laisvos vietos. Tvirtinimas apačioje arba šoninėje sienelėje naudojamas tiesių arba L -formos šildytuvų atveju, kai į rezervuaro sienelę suvirinamos srieginės įvorės arba flanšai. Tvirtinimas apačioje yra pageidautinas labai giliuose rezervuaruose, kur viršaus nuimti nepraktiška. Atliekant PTFE šildytuvo formos parinkimo bako geometrijos analizę, turi būti laikomasi minimalaus lenkimo spindulio. Įprastų PTFE panardinamųjų šildytuvų su vidine metalo varžos viela rekomenduojamas lenkimo spindulys yra bent 5–10 kartų didesnis už išorinį šildytuvo skersmenį. Dėl aštresnių posūkių PTFE įtrūksta ir metalinė šerdis patenka į korozinius skysčius.
Praktinės rekomendacijos
Praktiškai sekliame 30 centimetrų gylio bake negali tilpti tiesus vertikalus standartinio ilgio (pavyzdžiui, 60 centimetrų) šildytuvas, nes šildytuvas arba išsikištų virš skysčio, arba liestųsi su dugnu. L-formos šildytuvas išsprendžia šią problemą, šildymo zoną pastatydamas horizontaliai išilgai dugno. Giliems rezervuarams, viršijantiems 1 metrą, pirmenybė teikiama tiesiems vertikaliems šildytuvams. Keli tiesūs šildytuvai gali būti sudėti į ryšulį, kad padidėtų bendra galia išlaikant tolygų šilumos paskirstymą. Spiralinės formos geriausiai tinka mažiems-tūriams arba ten, kur erdvė yra labai ribota. Dėl didesnio vatų tankio vienam pėdsakui reikalingas skysčio maišymas arba mažesnė bendra galia, kad PTFE paviršiaus temperatūra neviršytų ribas.
Išvada
Šildytuvo geometrija turi atitikti bako matmenis ir proceso reikalavimus. Gilūs rezervuarai teikia pirmenybę tiesioms vertikalioms formoms, kad būtų galima visiškai panardinti. Seklioms talpykloms reikia L-formos šildytuvų su horizontaliomis apatinėmis kojomis. Kompaktiškiems arba netaisyklingiems bakams naudingos spiralinės ritės, jei valdomas vatų tankis. Tinkamas šildytuvo išdėstymas pagerina našumą ir ilgaamžiškumą, nes užtikrina, kad visas šildomas paviršius liktų panardintas, išvengiama mechaninio įtempio posūkiuose ir skatinamos natūralios konvekcijos srovės. Bet kokiam naujam įrengimui pirmiausia reikia išmatuoti bako gylį, plotį ir montavimo galimybes; tada atitinkamai parenkama šildytuvo forma.
