L--образный ПТФЭ-нагреватель, свободно подвешенный над краем резервуара, уязвим для раскачивания, вибрации и случайного контакта со стенкой резервуара. Правильно спроектированные опоры и зажимы решают эти механические проблемы, значительно продлевая срок службы обогревателя. Разница между обогревателем, который прослужит десять лет, и обогревателем, который выйдет из строя в течение года, часто сводится к тому, как он установлен. Понимание ролиопорный зажим Г-образный срок службы нагревателя из ПТФЭнеобходим для любого инженера-химика или специалиста по техническому обслуживанию, ответственного за нагрев коррозионных жидкостей.
Уязвимости неподдерживаемого L-образного нагревателя
Погружной нагреватель из ПТФЭ L-образной формы состоит из вертикальной ножки (проходящей через край или крышку резервуара) и горизонтальной ножки, которая проходит в жидкость. Если оставить эту геометрию без поддержки, она создает несколько механических напряжений:
Силы плавучестив плотных или взволнованных жидкостях горизонтальная ножка склонна подниматься, заставляя ее всплывать вверх.
Вибрация,-индуцированная потокомиз-за мешалок, циркуляционных насосов или тепловой конвекции горизонтальная опора раскачивается.
Случайный контактПри движении нагревателя может произойти повреждение стенок резервуара, внутренних перегородок или другого оборудования.
Гравитациявоздействует на сердечник из тяжелого металла внутри ПТФЭ, пытаясь со временем потянуть горизонтальную опору вниз.
Каждый из этих эффектов приводит к трению оболочки из ПТФЭ о стенку резервуара или другие твердые поверхности. Это истирание может повредить ПТФЭ, подвергая металлический сердечник воздействию агрессивных химикатов. Последующая утечка тока или замыкание на землю могут привести к незапланированному отключению.
Кроме того, неподдерживаемая горизонтальная опора может вибрировать на своей собственной частоте, особенно в текущих жидкостях. Эта вибрация передается на вертикальную опору и обод резервуара, что приводит к усталости ПТФЭ в местах изгиба и в точке крепления.
Решение: цель:-разработанные опоры и зажимы
Правильная механическая поддержка устраняет эти проблемы, не создавая новых напряжений. Хорошо спроектированная система поддержки L-образного ПТФЭ-нагревателя выполняет три основные функции:
Предотвращение бокового движения– Удерживать горизонтальную опору подальше от стенки резервуара.
Допуск свободного теплового расширения– Не жестко фиксирует ТЭН, поэтому он может увеличиваться и сжиматься при изменении температуры.
Крепление вертикальной ножки– Предотвращение вращения или скольжения, которое может изменить положение нагревателя в резервуаре.
Обычно достаточно простого опорного кронштейна из ПТФЭ или ПВДФ, расположенного рядом со свободным концом горизонтальной опоры. Кронштейн должен выступать из стенки резервуара или из жесткой конструкции внутри резервуара. Нагреватель проходит через отверстие или прорезь в кронштейне. Крайне важно, чтобы отверстие было достаточно большим, чтобы нагреватель мог скользить в продольном направлении по мере его расширения при нагревании.
Выбор материала для кронштейнов и зажимов
Любой материал, который контактирует с оболочкой из ПТФЭ или находится внутри химической ванны, должен быть совместим с технологической жидкостью. Общие варианты включают в себя:
ПТФЭ– Инертный и не прилипающий, идеально подходит для всех агрессивных работ.
ПВДФ (поливинилиденфторид)– Хорошая химическая стойкость и более высокая механическая прочность, чем у ПТФЭ; подходит для многих кислот и растворителей.
Нержавеющая сталь (316 или выше)– Приемлемо в неокисляющих кислотах и некоторых щелочных ваннах; должны быть покрыты или изолированы, если электропроводность вызывает беспокойство.
Следует избегать прямого контакта металлических зажимов с ПТФЭ-нагревателем, если только не используется ПТФЭ-гильза или прокладка для предотвращения истирания.
Учет теплового расширения: важная деталь
ПТФЭ имеет высокий коэффициент теплового расширения — примерно 1% его длины между комнатной температурой (20 градусов) и максимальной постоянной рабочей температурой (110 градусов). У обогревателя с длиной горизонтальной ножки 1 м ножка в горячем состоянии расширяется примерно на 10 мм. Если опорный кронштейн жестко удерживает нагреватель (например, с помощью плотно прилегающего хомута), ПТФЭ не может свободно расширяться. Результат:
короблениеоболочки из ПТФЭ, поскольку сжатый материал пытается снять напряжение.
Микротрещиныв точках напряжения, особенно возле изгиба или у самого кронштейна.
Разделение оболочкиот внутреннего металлического сердечника.
Хорошо продуманная система поддержки позволяет избежать этого, используянаправляющая с прорезямиилисвободно сидящее кольцо. В кронштейне предусмотрен канал или круглое отверстие диаметром на 2–4 мм больше внешнего диаметра нагревателя. Нагреватель опирается на эту направляющую, но может перемещаться вперед и назад по мере расширения и сжатия. Некоторые конструкции включают U-образный канал с футеровкой из ПТФЭ, который удерживает нагреватель, обеспечивая при этом возможность перемещения в продольном направлении.
На практике опора никогда не должна полностью ограничивать продольное перемещение обогревателя. Любой жесткий зажим, предотвращающий скольжение, в конечном итоге приведет к повреждению.
Закрепление вертикальной опоры на ободе резервуара
Вертикальная опора L-образного нагревателя из ПТФЭ обычно проходит через отверстие в ободе резервуара или через фланец. Без надлежащего зажима в этой точке входа обогреватель может:
Поворотвокруг своей вертикальной оси, меняя ориентацию горизонтальной ножки.
Слайд внизв бак в случае выхода из строя кронштейна на горизонтальной стойке.
Вибрацияпротив отверстия в ободе, стирая оболочку из ПТФЭ.
Подходящий зажим обода или сальник должен надежно удерживать вертикальную ножку, но при этом позволять нагревателю расширяться вверх (поскольку нагреватель удлиняется как по вертикали, так и по горизонтали). Распространенным решением являетсязажим с разъемным кольцомизготовлен из ПТФЭ или ПВДФ, который затягивается вокруг нагревателя чуть выше обода, с буртиком, опирающимся на обод. Зажим фиксирует вертикальное положение, но не препятствует продольному расширению вверх, поскольку при необходимости обогреватель может слегка проскальзывать через зажим. В качестве альтернативы можно использовать свободно сидящую направляющую втулку с отдельным механическим упором (хомутом), предотвращающим падение ТЭНа в бак.
Зажим обода также предотвращает вращение. Это важно, поскольку вращение может изменить зазор между горизонтальной опорой и стенкой резервуара, потенциально вызывая контакт, которого не было во время установки.
Предотвращение истирания: вторая важная функция
Даже при наличии надлежащей поддержки ни в коем случае нельзя допускать, чтобы оболочка из ПТФЭ терлась о стенку резервуара или любую другую жесткую поверхность. Опорный кронштейн должен располагать горизонтальную опору так, чтобы между ПТФЭ и ближайшей внутренней поверхностью резервуара оставался зазор минимум 5–10 мм. Этот зазор предотвращает истирание из-за вибрации или незначительного движения жидкости.
Если стенки резервуара изготовлены из грубого материала (например, стали без покрытия или стекловолокна), риск истирания выше. В таких случаяхзащитный рукавИзготовленные из дополнительного слоя трубок из ПТФЭ, можно разместить над нагревателем в потенциальных точках контакта иликронштейн стойкирекомендуется удерживать обогреватель на расстоянии нескольких сантиметров от стены.
Небольшие усилия по установке кронштейна предотвращают дорогостоящую замену нагревателя и незапланированные простои. Сам кронштейн представляет собой недорогой компонент, который легко изготовить из листового материала ПТФЭ или ПВДФ.
Особые соображения по поводу танков с мешалкой
В резервуарах с механическими мешалками или барботажным газом скорость жидкости может быть значительной. Горизонтальная нога испытывает не только вибрацию, но исилы сопротивлениякоторые пытаются отклонить его в направлении потока. Опорного кронштейна на свободном конце может быть недостаточно, если ножка длинная. В таких случаях следует рассмотреть две дополнительные меры:
Несколько точек поддержки– Два или более кронштейнов вдоль горизонтальной опоры, каждый из которых расположен так, чтобы неподдерживаемый пролет не превышал типичные рекомендации (например, пролет, в 20–30 раз превышающий наружный диаметр обогревателя).
Защита потока– Перед нагревателем можно установить перфорированную перегородку или дефлектор потока, чтобы уменьшить прямое столкновение потока.
Опорные кронштейны по-прежнему должны допускать тепловое расширение, поэтому применяется тот же принцип свободной установки направляющих.
Контрольный список лучших практик установки
Чтобы максимизироватьопорный зажим Г-образный срок службы нагревателя из ПТФЭ, во время установки необходимо выполнить следующие шаги:
| Действие | Цель |
|---|---|
| Осмотрите внутреннюю часть резервуара на наличие острых кромок или заусенцев. | Предотвратите первоначальное повреждение ПТФЭ |
| Установите опорный кронштейн на свободный конец горизонтальной ножки. | Предотвратить провисание и контакт со стеной |
| Убедитесь, что отверстие кронштейна на 2–4 мм больше внешнего диаметра нагревателя. | Допустить тепловое расширение |
| Закрепите вертикальную ножку на ободе с помощью невращающегося зажима. | Предотвращение вращения и вертикального падения |
| Проверьте минимальный зазор 5–10 мм от стенок резервуара. | Устранение риска истирания |
| Выполните проверку горячего запуска после установки | Подтвердите отсутствие привязки или контакта при раскрытии |
Заключение
Механическая опора — это простой и недорогой способ защитить инвестиции в нагреватель из ПТФЭ индивидуальной формы. Нагреватель L-образной формы, который правильно поддерживается и закреплен, позволяет избежать трех основных видов механических повреждений: истирания от контакта со стенками резервуара, усталости от вибрации и напряжения от ограниченного теплового расширения. Хорошо спроектированная система поддержки использует свободную направляющую или кронштейн с прорезями возле конца горизонтальной стойки, что позволяет ПТФЭ свободно скользить при расширении. Вертикальную опору следует закрепить на краю резервуара с помощью зажима, который предотвращает вращение и падение, но при этом обеспечивает возможность роста вверх. Необходимо поддерживать совместимость материала с технологической жидкостью.-Обычно выбирают ПТФЭ, ПВДФ или нержавеющую сталь. Передовой опыт установки так же важен, как и качество обогревателя; Нагреватель премиум-класса выйдет из строя преждевременно, если его оставить раскачиваться, вибрировать или тереться о стенку резервуара. За счет правильной поддержки и зажима срок службы L-образного погружного нагревателя из ПТФЭ можно продлить с месяцев до многих лет.
