PTFE uronjeni grijač mora odgovarati spremniku i omogućiti ravnomjernu raspodjelu topline. Oblik grijača-pravog, L-ili spiralnog-utječe ne samo na praktičnost postavljanja, već i na toplinske performanse i vijek trajanja. Odabir pogrešne geometrije dovodi do neravnomjernog zagrijavanja, vrućih točaka ili mehaničkog naprezanja na premazu grijača. Fizički raspored spremnika (dubina, širina i dostupne točke za montažu) primarni je čimbenik pri odabiru oblika.
Pregled uobičajenih oblika PTFE grijača
Tri standardne konfiguracije dominiraju industrijskim aplikacijama grijanja uronjenim u vodu. Svaki je oblik dizajniran za određeni raspon geometrija spremnika i načina montaže.
Ravni vertikalni grijači
Ravni okomiti PTFE grijači dugački su štap{0}}elementi namijenjeni dubokim spremnicima u kojima visina tekućine prelazi 60 centimetara (približno 24 inča). Ovi grijači su uronjeni okomito od vrha, često pomoću prirubnice ili navojne montaže kroz poklopac ili bočnu stijenku spremnika. Idealne primjene uključuju duboke cilindrične ili pravokutne spremnike, kupke za ploču s dosljednom dubinom tekućine i spremnike u kojima je na dnu prisutan sediment ili krhotine (grijač ostaje iznad taloženih čvrstih tvari). Ravni okomiti grijači povećavaju dubinu uranjanja bez dodirivanja stijenki ili dna spremnika, a prirodne konvekcijske struje rastu duž duljine grijača kako bi se potaknulo ravnomjerno miješanje. Potrebni su jednostavni zahtjevi za potporu, obično samo gornja točka montiranja. Primarno ograničenje je neprikladnost za plitke spremnike gdje bi grijač stršio iznad površine tekućine, uzrokujući rad na suho.
G-Grijalice u obliku slova L
PTFE grijači u obliku slova L imaju okomitu nogu koja prolazi kroz stijenku ili poklopac spremnika i vodoravnu nogu koja ide duž dna spremnika. Ovaj oblik je posebno dizajniran za plitke spremnike ili instalacije gdje je prostor iznad glave ograničen. Idealne primjene uključuju plitke spremnike s dubinom tekućine između 30 i 60 centimetara (12–24 inča), spremnike s malom visinom iznad površine tekućine i nad--bočnu montažu gdje se grijač zakači za rub spremnika. Vodoravna noga nalazi se blizu dna spremnika, grije se odozdo kako bi se pospješila prirodna cirkulacija, osiguravajući ravnomjernu raspodjelu topline po donjem dijelu spremnika. Važni kompromisi-uključuju potrebu za pažljivom mehaničkom potporom, budući da horizontalna noga ima tendenciju da se ulegne pod vlastitom težinom na povišenim temperaturama ako nije pravilno učvršćena. Za velike vodoravne raspone (veće od 60 centimetara) preporučuju se dodatni nosači ili odstojnici. Minimalni radijus savijanja za PTFE grijače ograničen je unutarnjom metalnom jezgrom; oštri zavoji od 90 stupnjeva s premalim radijusom mogu popucati PTFE omotač tijekom izrade ili ugradnje.
Spiralni ili spiralni grijači
Spiralni PTFE grijači sastoje se od kontinuirane namotane cijevi koja pakira dugački grijaći element u kompaktnu površinu. Koriste se kada se velika snaga mora isporučiti u malom volumenu spremnika. Idealne primjene uključuju male laboratorijske ili pilot spremnike, spremnike nepravilnog oblika u koje ravni grijači ili grijači u obliku slova L- ne odgovaraju, i procese koji zahtijevaju intenzivno lokalno zagrijavanje (na primjer, u blizini ulaznog toka). Spiralni grijači daju visoku gustoću vata po zauzetom otisku i stvaraju turbulentne uzorke strujanja oko zavojnice, poboljšavajući prijenos topline. Kompaktan dizajn također olakšava otpremu i rukovanje. Ograničenja uključuju veću lokaliziranu gustoću vata, što zahtijeva pažljivu brzinu tekućine ili miješanje kako bi se spriječilo pregrijavanje. Zavojnice je teže čistiti nego ravne ili L-oblike.
Vodič za odabir oblika na temelju geometrije spremnika
Izbor se često svodi na usklađivanje duljine grijača i orijentacije s dimenzijama spremnika. Korisno je razmotriti i dubinu tekućine i dostupne položaje za ugradnju prije dovršetka oblika. Za duboke spremnike s dubinom većom od 60 centimetara i otvorenim vrhom, preporuča se ravan okomiti grijač kako bi se maksimizirala duljina uranjanja dok bi vrh bio 5 do 10 centimetara iznad dna spremnika. Ako duboki spremnik ima ograničen gornji pristup, prikladan je ravan okomiti grijač s donjom-prirubnicom, iako je za ugradnju potreban odvodni otvor ili suhi spremnik. Za plitke spremnike s dubinom između 20 i 60 centimetara i standardnim rubom, idealan je grijač u obliku slova L s --bočnom montažom, čime se osigurava da vodoravna noga ne dodiruje dno spremnika (treba dopustiti razmak od 2 do 3 centimetra). Kada plitki spremnik ima vrlo mali prostor iznad, preferira se grijač u obliku slova L s -montažom na zid, s okomitom nogom postavljenom kroz bočnu stijenku blizu dna. Za male spremnike manjeg od 20 litara volumena, prikladan je spiralni ili spiralni grijač, pod uvjetom da se održava dovoljan protok kroz spiralu. U pravokutnom spremniku koji je širok, ali plitak, više grijača u obliku slova L treba ravnomjerno rasporediti po dnu spremnika. Za spremnike s unutarnjim pregradama ili preprekama preporučuju se ravni vertikalni ili prilagođeni spiralni grijači, pri čemu se kontakt s pregradama izbjegava korištenjem odstojnika.
Načini montaže i njihov utjecaj na izbor oblika
Montažna konfiguracija je neodvojiva od oblika grijača. Postoje tri uobičajena načina montaže. Montaža preko--strane obično se koristi s grijačima u obliku slova L, gdje se grijač zakači preko ruba spremnika s okomitom nogom izvan spremnika i vodoravnom nogom iznutra. Ova metoda ne zahtijeva probijanje spremnika, ali zahtijeva odgovarajuću čvrstoću ruba. Gornja-montaža prirubnice koristi se s ravnim vertikalnim grijačima, gdje se PTFE ili metalna prirubnica pričvršćuje za poklopac spremnika, pružajući izvrsnu potporu, ali zahtijevaju prostor iznad glave za uklanjanje grijača. Montaža na donji ili bočni-zid koristi se s ravnim ili L-oblikovanim grijačima, gdje su navojne čahure ili prirubnice zavarene u stijenku spremnika. Montaža na dno je poželjna za vrlo duboke spremnike gdje je uklanjanje s gornje strane nepraktično. Pri izvođenju analize geometrije spremnika za odabir oblika PTFE grijača mora se poštivati minimalni radijus savijanja. Za tipične PTFE uronjene grijače s unutarnjom metalnom otpornom žicom, preporučeni radijus savijanja je najmanje 5 do 10 puta veći od vanjskog promjera grijača. Oštriji zavoji uzrokuju pucanje PTFE-a i izlažu metalnu jezgru korozivnim tekućinama.
Praktične preporuke
U praksi, plitki spremnik dubine 30 centimetara ne može primiti ravan okomiti grijač standardne duljine (npr. 60 centimetara) jer bi grijač ili stršio iznad tekućine ili dodirivao dno. Grijač u obliku slova L to rješava postavljanjem zone grijanja vodoravno uz dno. Za duboke spremnike veće od 1 metra preferiraju se ravni vertikalni grijači. Više ravnih grijača može se postaviti u snop kako bi se povećala ukupna snaga uz održavanje ravnomjerne raspodjele topline. Spiralni oblici najbolje su rezervirani za aplikacije s malim-volumenom ili tamo gdje je prostor izuzetno ograničen. Njihova veća gustoća u vatima po otisku zahtijeva ili miješanje tekućine ili nižu ukupnu snagu kako bi se izbjeglo da površinske temperature PTFE-a pređu ograničenja.
Zaključak
Geometrija grijača mora odgovarati dimenzijama spremnika i zahtjevima procesa. Duboki spremnici preferiraju ravne okomite oblike za potpuno uranjanje. Plitki spremnici zahtijevaju grijače u obliku slova L s horizontalnim donjim nogama. Kompaktni ili nepravilni spremnici imaju koristi od spiralnih zavojnica, pod uvjetom da se upravlja gustoćom vata. Pravilno postavljanje grijača poboljšava i učinkovitost i dugovječnost osiguravajući da cijela grijana površina ostane potopljena, izbjegavajući mehanički stres na zavojima i promičući prirodne konvekcijske struje. Za svaku novu instalaciju, najprije treba izmjeriti dubinu spremnika, širinu i mogućnosti montaže; tada se prema tome odabire oblik grijača.
