Ħiter PFA vertikali jista' jiżviluppa differenza fit-temperatura bejn il-parti ta' fuq u t'isfel tiegħu minħabba konvezzjoni naturali (aktar sħuna fil-parti ta' fuq) jew tkebbib mhux-uniformi. Meta s-sezzjoni ta 'fuq tkun aktar sħuna b'mod sinifikanti mill-qiegħ, in-nuqqas ta' qbil ta 'espansjoni termali joħloq stress kompressiv fir-reġjun aktar sħun. Jekk l-istress kompressiv jaqbeż it-tagħbija kritika tal-buckling tat-tubu PFA, l-għant bokkli-li jiffurmaw mewġa jew liwja li tikkuntattja l-ħajt tat-tank jew ħiters ħdejn xulxin. Għal heater PFA twil 1.2 m b'25 mm OD, ħajt ta '2 mm, il-gradjent massimu permissibbli tat-temperatura axjali (ΔT bejn fuq u isfel) huwa 25–35 grad għal heater vertikali-wieqfa ħielsa. Il fuq minn gradjent ta '40 grad, il-buckling iseħħ fi żmien 100-500 ċiklu termali. Għal ħiters kostretti minn parentesi ta 'appoġġ, il-gradjent permissibbli huwa aktar baxx (15-25 grad). Il-gradjent kritiku jiddependi fuq il-proporzjon ta 'slenderness tat-tubu (tul/dijametru) u l-ħxuna tal-ħajt.
Mekkaniċi tal-Irbit u Stress Kritiku
Meta tubu jissaħħan b'mod mhux-uniformi, is-sezzjoni l-aktar sħuna tespandi aktar mis-sezzjoni li tkessaħ. Jekk it-truf huma kostretti (bil-flanġ tal-immuntar fil-quċċata u l-ponta ħielsa fil-qiegħ), is-sezzjoni aktar sħuna tidħol f'kompressjoni. L-istress kritiku tal-buckling għal tubu b'ħitan irqiq - huwa σ_crit=(π² × E × I) / (L² × A), fejn E huwa l-modulu elastiku ta 'PFA (500-700 MPa f'100 grad), I huwa l-mument ta' inerzja, L huwa t-tul tas-sezzjoni aktar sħuna, u A hija żona ta 'sezzjoni trasversali -. Għal 25 mm OD, 2 mm tubu tal-ħajt, I=π/64 × (OD⁴ - ID⁴)=0.049 × (25⁴ - 21⁴)=0.049 × (390,625 - 194,481) {{23},{5}},=0.049, - 21⁴)=0.049 × (390,625 - 194,481) {{23},{5}},=0.049,= 0.049} A=144.5 mm². Għal tul ta' sezzjoni aktar sħuna ta' 0.6 m (nofs il-heater), σ_crit=(π² × 600 × 9,611) / (600² × 144.5)=(9,870 × 9,611) / (360,000 × 144.5}} e{45}2}e{45}2}0=94.84. MPa. L-istress kompressiv mill-espansjoni termali huwa σ_thermal=E × × ΔT, fejn=110 ppm/ grad . Issettjar σ_thermal=σ_crit: ΔT_crit=σ_crit / (E × )=1.82 / (600 × 110e-6)=1.82 / 0.066=27.6 grad . Dan jaqbel mal-medda empirika ta '25-35 grad.
Jekk it-tul kollu tal-heater (1.2 m) huwa s-sezzjoni l-aktar sħuna, L tiżdied, σ_crit jonqos għal 0.45 MPa, u ΔT_crit jinżel għal 6.8 grad -imprattikabbli. Dan ifisser li l-buckling huwa l-aktar probabbli meta ż-żona sħuna tkun f'tarf wieħed (fuq jew t'isfel) aktar milli tinfirex b'mod uniformi. Għal heater li huwa aktar sħun fil-parti ta 'fuq (profil ta' konvezzjoni naturali tipiku), it-tul taż-żona sħuna ħafna drabi jkun 30-50% tat-tul totali, li jagħti ΔT_crit fil-medda ta '25-35 grad.
Gradjent Termali Permess mill-Ġeometrija tal-Heater
| Tul tal-Heater (m) | OD (mm) | Ħajt (mm) | Tul taż-Żona sħuna (m) | σ_crit (MPa) | ΔT_crit (grad) | Max ΔT rakkomandat għal Operazzjoni Sikura |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.8 | 25 | 2.0 | 0.4 (l-aqwa 50%) | 4.2 | 64 | 40 grad |
| 1.0 | 25 | 2.0 | 0.5 | 2.7 | 41 | 30 grad |
| 1.2 | 25 | 2.0 | 0.6 | 1.8 | 27 | 20 grad |
| 1.5 | 25 | 2.0 | 0.75 | 1.2 | 18 | 15-il grad |
| 1.2 | 25 | 1.5 | 0.6 | 1.2 | 18 | 15-il grad (ħajt aktar dgħajjef) |
| 1.2 | 32 | 2.5 | 0.6 | 2.5 | 38 | 25 grad (tubu aktar iebes) |
| 1.2 | 25 | 2.5 | 0.6 | 2.2 | 33 | 25 grad (ħajt eħxen) |
| 1.2 b'appoġġ ta' nofs -span | 25 | 2.0 | 0.6 (żewġ sezzjonijiet ta' 0.3 m) | 7.3 kull wieħed | 110 | 60 grad (appoġġi jipprevjenu l-buckling) |
Prevenzjoni tal-bukkjar fil-Prattika
Għal heater PFA ta' 1.2 m, illimita l-gradjent tat-temperatura vertikali għal massimu ta' 20 grad għal tħaddim sigur u fit-tul-. Jekk il-profil tal-konvezzjoni naturali joħloq gradjent ta '15-il grad (80 grad ta' taħt, 95 grad ta 'fuq), il-heater huwa sigur. Jekk il-gradjent jilħaq 25 grad, jista 'jseħħ il-bukkjar wara ħafna ċikli. Jekk il-gradjent jilħaq 35 grad, x'aktarx li tinqata 'fi żmien ġimgħat.
Biex tnaqqas il-gradjent termali:
Uża pitch heater varjabbli-(aktar qawwa fil-qiegħ, inqas fuq) biex tqabbel il-ġenerazzjoni tas-sħana mat-telf tas-sħana lokali.
Żid pompa ta 'riċirkolazzjoni biex telimina l-istratifikazzjoni tal-konvezzjoni naturali.
Installa kmiem tal-metall jew ċirku gwida madwar il-heater f'nofs -għoli (500–600 mm mill-ħanek). Iċ-ċirku ta 'gwida jipprevjeni l-moviment laterali, u jgħolli t-tagħbija kritika tal-buckling b'4 × (tul effettiv imnaqqas bin-nofs, σ_crit quadrupled). Iċ-ċirku ta 'gwida m'għandux jgħaqqad sewwa; ħalli spazju ta' 2–3 mm għall-espansjoni termali.
Naqqas id-densità tal-watt fiż-żona ta 'fuq billi tnaqqas il-qawwa totali jew iżid l-erja tal-wiċċ tal-heater.
Is-sejbien ta' tisbiħ
Il-bukkjar huwa viżibbli bħala liwja jew mewġa permanenti fil-kisja tal-PFA. Sinjali bikrija: il-heater m'għadux imdendel vertikalment; tmiss il-ħajt tat-tank jew ħiters ħdejn xulxin. Kuntatt mal-ħajt tat-tank joħloq tisħin żejjed lokalizzat (PFA kontra l-metall), li jwassal għal infafet. Jekk tinstab qtugħ, neħħi l-enerġija mill-ħiter immedjatament. Il-forma buckled mhux se straighten meta mkessaħ; il-PFA ċeda b'mod permanenti. Ibdel il-heater. Qabel is-sostituzzjoni, tnaqqas il-gradjent termali billi taġġusta d-distribuzzjoni tal-enerġija jew iżżid il-fluss.
Eżempju tal-Qasam
Ħiter PFA ta' 1.2 m f'banju ta' kisi ta' 90 grad b'ċirkolazzjoni ħażina kellu differenza fit-temperatura mkejla minn fuq-sa-ta' 28 grad (76 grad ta' isfel, 104 grad ta' fuq). Wara 3 xhur, l-operaturi ndunat li l-heater imiss mal-ħajt tat-tank. L-ispezzjoni żvelat pruwa ta' 15-il mm f'nofs-għoli. Il-heater ġie mibdul. Wara l-installazzjoni ta 'pompa ta' riċirkolazzjoni, il-gradjent niżel għal 8 gradi. Il-heater ta' sostituzzjoni baqa' dritt għal 3+ snin. L-ispiża tal-pompa (500)waslessthanthecostofonereplacementheater(500)waslessthanthecostofonereplacementheater(800) flimkien mal-waqfien.
Konklużjoni: 20 grad Max Gradjent għal 1.2m Heater
Għal heater PFA ta '1.2 m twil b'25 mm OD, ħajt ta' 2 mm, il-gradjent termali massimu permissibbli bejn il-parti ta 'fuq u l-qiegħ biex jiġi evitat il-buckling huwa 20-25 grad għal tħaddim kontinwu sikur. Li jaqbeż il-35 grad jikkawża flamb fi żmien ġimgħat. Il-gradjent kritiku huwa aktar baxx għal ħiters itwal (1.5 m: 15 grad ) u għal ħitan irqaq (1.5 mm: 15 grad ). Biex tipprevjeni t-tidwir, kejjel il-profil tat-temperatura vertikali, naqqas il-gradjent permezz ta' ċirkolazzjoni mill-ġdid jew ħiters tal-pitch-varjabbli, u żid ċrieki ta' gwida tan-nofs-span jekk gradjenti ma jistgħux jiġu evitati. Il-bukkjar mhuwiex falliment gradwali-hija instabbiltà ġeometrika f'daqqa li tiddeforma l-heater b'mod permanenti. Irrispetta l-gradjent, appoġġ il-heater, jew it-tnejn. A heater dritta hija heater kuntenti. Żommha dritta, żommha sigura.
