Завод анодирования извлек большой погружной нагреватель из ПТФЭ из резервуара с серной кислотой глубиной 1200 мм после одиннадцати месяцев эксплуатации. При установке обогреватель был прямым. Теперь он был изогнут к стенке резервуара почти на 14 мм в центре. Крепежные болты все еще были затянуты, а нагреватель не треснул, но дуга образовала зазор между нагревателем и стеной, создав застойную зону, в которой жидкость перегрелась и ПТФЭ разложился.
Деформация носовой части — это вид разрушения конструкции, который часто встречается в глубоких резервуарах, где нагреватель длинный и тонкий. Нагреватель закрепляется сверху монтажным фланцем, а снизу направляющей или кронштейном. Когда нагреватель нагревается, он расширяется. Ограничения препятствуют равномерному расширению, и нагреватель прогибается, чтобы снять напряжение.
Почему глубокие резервуары способствуют смычку
В глубоком баке ТЭН длинный. Для резервуара глубиной 1200 мм может потребоваться нагреватель длиной 1000 мм. Соотношение длины-к-диаметру высокое, что делает нагреватель гибким. Длинный и тонкий обогреватель изгибается легче, чем короткий и толстый.
Распределение температуры в глубоком резервуаре неравномерно. Нижняя часть нагревателя погружена в более холодную и плотную жидкость. Верхняя часть находится в более теплой и менее плотной жидкости. Разница температур между верхней и нижней частью нагревателя создает дифференциальное расширение. Более теплый верх расширяется больше, чем более холодный низ. Нагреватель наклоняется в сторону более холодной.
| Глубина резервуара | Длина нагревателя | Отношение длины-к-диаметру | Поклоняясь риску | Типичный лук через 12 месяцев |
|---|---|---|---|---|
| 600 мм | 400 мм | 12:1 | Низкий | <3 mm |
| 800 мм | 600 мм | 19:1 | Умеренный | 3–8 мм |
| 1000 мм | 800 мм | 25:1 | Высокий | 8–14 мм |
| 1200 мм | 1000 мм | 31:1 | Очень высокий | 12–20 мм |
| 1500 мм | 1300 мм | 41:1 | Серьезный | >20 мм |
Соотношение длины-и-диаметра нагревателя и риск прогиба в глубоких резервуарах
Как лук влияет на производительность обогревателя
Изогнутый нагреватель создает зазор между нагревателем и стенкой резервуара. Зазор самый широкий в центре лука. Жидкость в зазоре застойная-она не может свободно циркулировать. Поверхность нагревателя, обращенная к зазору, нагревается сильнее, поскольку тепло не может уйти в объем жидкости.
Более высокая температура поверхности ускоряет деградацию ПТФЭ, отложение накипи и проникновение. Изогнутая область становится первой частью нагревателя, которая выходит из строя.
Дуга также меняет структуру потока на технологической стороне нагревателя. Поверхность нагревателя перестает быть параллельной стене, и распределение потока становится неравномерным. Области, где зазор узкий, имеют более высокую скорость; области, где зазор широкий, имеют более низкую скорость. Неравномерный поток создает неравномерность температуры-в резервуаре.
Предотвращение деформации лука
Самая эффективная профилактика – увеличение жесткости нагревателя. Более толстые ножны сопротивляются изгибу лучше, чем тонкие. Увеличение толщины стенки оболочки с 2,0 мм до 2,5 мм уменьшает изгиб на 30–40%.
Добавление внутренних ребер жесткости или центральной опорной трубы увеличивает жесткость без увеличения веса. Ребра могут быть приварены или прикреплены к внутреннему элементу и могут быть ориентированы по длине нагревателя.
Гибкая конструкция крепления позволяет компенсировать тепловое расширение, не создавая ограничений, вызывающих изгиб. Отверстия с прорезями, подпружиненные-крепления или скользящий кронштейн позволяют обогревателю расширяться и сжиматься, не прогибаясь.
| Меры профилактики | Эффект на луке | Выполнение | Расходы |
|---|---|---|---|
| Утолщенная оболочка, 2,5 мм. | Снижение на 30–40 % | Конструкция обогревателя | Умеренный |
| Внутренние ребра жесткости | Снижение на 40–60 % | Изготовление обогревателя | Умеренный |
| Прорезные монтажные отверстия | Снижение на 20–35 % | Монтажная конструкция | Низкий |
| Подпружиненные-крепления | Снижение на 30–50 % | Монтажная конструкция | Выше |
Меры профилактики деформации носовой части глубоких резервуаров
Когда изгиб указывает на проблему с дизайном
Нагреватель, который прогибается, несмотря на более толстую оболочку и гибкое крепление, указывает на то, что глубина резервуара и длина нагревателя не соответствуют конструкции нагревателя. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с более толстой оболочкой, внутренними ребрами жесткости и гибкой конструкцией крепления устраняет основную причину прогиба. В процессе спецификации требуется указать глубину резервуара, диапазон уровня жидкости, длину нагревателя, рабочую температуру и требуемую мощность. Для предприятий с резервуарами глубокого анодирования этот-специфичный подход снижает деформацию дуги и продлевает срок службы нагревателя.
