Postrojenje za anodizaciju izvuklo je veliki PTFE uronjeni grijač iz spremnika sumporne kiseline dubine 1200 mm nakon jedanaest mjeseci rada. Grijač je bio ravan kada je instaliran. Sada je bio zakrivljen prema stijenci spremnika za gotovo 14 mm u sredini. Vijci za pričvršćivanje još uvijek su bili zategnuti, a grijač nije napuknuo, ali je luk otvorio razmak između grijača i zida, stvarajući zonu stagnacije u kojoj se tekućina pregrijala i PTFE degradirao.
Pramčana deformacija je oblik strukturalnog kvara koji je uobičajen u dubokim spremnicima gdje je grijač dug i tanak. Grijač je na vrhu ograničen prirubnicom za pričvršćivanje, a na dnu vodilicom ili nosačem. Kada se grijač zagrije, širi se. Ograničenja sprječavaju ravnomjerno širenje, a grijač se saginje kako bi ublažio stres.
Zašto duboki spremnici promiču klanjanje
U dubokom spremniku, grijač je dugačak. Spremnik dubine 1200 mm može zahtijevati grijač duljine 1000 mm. Omjer duljine-i-promjera je visok, što čini grijač fleksibilnim. Dugi, vitki grijač se lakše klanja nego kratki, debeli.
Raspodjela temperature u dubokom spremniku nije ravnomjerna. Donji dio grijača je uronjen u hladniju, gušću tekućinu. Gornji dio je u toplijoj, manje gustoj tekućini. Temperaturna razlika između gornjeg i donjeg dijela grijača stvara diferencijalnu ekspanziju. Topliji vrh se više širi od hladnijeg dna. Grijač se naginje prema hladnijoj strani.
| Dubina spremnika | Duljina grijača | Omjer duljine-i-promjera | Rizik od naklona | Tipični luk nakon 12 mjeseci |
|---|---|---|---|---|
| 600 mm | 400 mm | 12:1 | Niska | <3 mm |
| 800 mm | 600 mm | 19:1 | Umjereno | 3–8 mm |
| 1.000 mm | 800 mm | 25:1 | visoko | 8–14 mm |
| 1.200 mm | 1.000 mm | 31:1 | Vrlo visoko | 12–20 mm |
| 1.500 mm | 1.300 mm | 41:1 | Teška | >20 mm |
Omjer duljine-na-promjera grijača i rizik od savijanja u dubokim spremnicima
Kako luk utječe na rad grijača
Zakrivljeni grijač stvara razmak između grijača i stijenke spremnika. Razmak je najveći u središtu luka. Tekućina u otvoru stagnira-ne može slobodno cirkulirati. Površina grijača koja je okrenuta prema otvoru postaje toplija jer toplina ne može pobjeći u tekućinu.
Viša površinska temperatura ubrzava degradaciju PTFE-a, taloženje kamenca i prodiranje. Zakrivljeno područje postaje prvi dio grijača koji se pokvari.
Luk također mijenja uzorak protoka na procesnoj strani grijača. Površina grijača više nije paralelna sa zidom, a raspodjela protoka postaje neravnomjerna. Područja gdje je jaz uzak imaju veću brzinu; područja gdje je jaz širok imaju manju brzinu. Neravnomjeran protok stvara ne-ujednačenost temperature u spremniku.
Sprječavanje deformacije luka
Najučinkovitija prevencija je povećanje krutosti grijača. Deblji omotač bolje odolijeva klanjanju od tankog. Povećanje debljine stijenke plašta s 2,0 mm na 2,5 mm smanjuje luk za 30–40%.
Dodavanje unutarnjih rebara za ukrućenje ili središnje potporne cijevi povećava krutost bez dodavanja značajne težine. Rebra se mogu zavariti ili zalijepiti za unutarnji element i mogu biti usmjerena po dužini grijača.
Fleksibilni dizajn montaže prilagođava se toplinskom širenju bez nametanja ograničenja koja uzrokuju savijanje. Rupe s prorezima, opružni-nosači ili klizni nosač omogućuju grijaču da se širi i skuplja bez savijanja.
| Mjera prevencije | Učinak na luk | Provedba | trošak |
|---|---|---|---|
| Deblji omotač, 2,5 mm | 30–40% smanjenja | Dizajn grijača | Umjereno |
| Unutarnja rebra za ukrućenje | 40–60% smanjenja | Izrada grijača | Umjereno |
| Montažne rupe s prorezima | 20–35% smanjenja | Dizajn montaže | Niska |
| Nosači-na oprugu | 30–50% sniženje | Dizajn montaže | viši |
Mjere prevencije deformacije luka u dubokim spremnicima
Kada naklon ukazuje na problem dizajna
Grijač koji se povija unatoč debljem omotaču i fleksibilnoj montaži ukazuje na to da dubina spremnika i duljina grijača ne odgovaraju dizajnu grijača. Prilagođena konfiguracija PTFE uronjenog grijača s debljim omotačem, unutarnjim rebrima za ukrućenje i fleksibilnim dizajnom za montažu rješava glavni uzrok savijanja. Proces specifikacije zahtijeva dubinu spremnika, raspon razine tekućine, duljinu grijača, radnu temperaturu i potrebnu snagu u vatima. Za objekte s dubokim eloksiranim spremnicima, ovaj -pristup specifičan za primjenu smanjuje deformaciju luka i produljuje radni vijek grijača.
