Όταν μια πλαστική δεξαμενή (πολυπροπυλένιο, πολυαιθυλένιο ή FRP) υποβάλλεται σε εξωτερική φόρτιση ανέμου, το τοίχωμα της δεξαμενής εκτρέπεται προς τα μέσα. Εάν ένας θερμαντήρας PFA είναι τοποθετημένος πολύ κοντά στον τοίχο, το τοίχωμα που εκτρέπεται μπορεί να έρθει σε επαφή με τον θερμαντήρα, προκαλώντας τριβή, τοπική υπερθέρμανση ή ηλεκτρικό βραχυκύκλωμα. Η απόσταση ασφαλείας D_safe=D_deflection + D_thermal + D_tolerance, όπου D_deflection είναι η μέγιστη εκτροπή προς τα μέσα του τοιχώματος της δεξαμενής υπό σχεδιασμένο φορτίο ανέμου, D_thermal είναι η θερμική διαστολή του θερμαντήρα (εάν υπάρχει) και D_tolerance είναι ένα περιθώριο ασφαλείας (10–20 mm). Για μια τυπική κάθετη κυλινδρική πλαστική δεξαμενή διαμέτρου 2 m (πάχος τοιχώματος 10 mm) υπό άνεμο 150 km/h, η μέγιστη εκτροπή προς τα μέσα είναι 15–30 mm. Η απόσταση ασφαλείας είναι 40–60 mm. Για μεγαλύτερες δεξαμενές ή υψηλότερες ταχύτητες ανέμου, αυξήστε ανάλογα. Ο κατασκευαστής του θερμαντήρα θα πρέπει να καθορίσει μια ελάχιστη απόσταση ακινητοποίησης. Εάν όχι, χρησιμοποιήστε 50 mm ως συντηρητική προεπιλογή.
Υπολογισμός εκτροπής φορτίου ανέμου
Για μια κυλινδρική δεξαμενή, η απόκλιση προς τα μέσα υπό φορτίο ανέμου είναι Δ=(P_wind × R²) / (E × t), όπου P_wind είναι η πίεση ανέμου (Pa), R είναι η ακτίνα της δεξαμενής (m), το E είναι ο συντελεστής ελαστικότητας του υλικού της δεξαμενής (Pa) και το t είναι το πάχος τοιχώματος (m). Για δεξαμενή πολυπροπυλενίου (E=1,000 MPa=1e9 Pa), R=1.0 m, t=0.01 m. Πίεση ανέμου στα 150 km/h (42 m/s)=0.5 × ρ_αέρας × v²=0.5 × 1,2 × 42²=0.6 × 1,764=1,058 Pa (≈ 1,1 kPa). Στη συνέχεια Δ=(1.058 × 1²) / (1e9 × 0,01)=1,058 / 10.000,000=0.0001 m=0.1 mm – αμελητέα. Η προηγούμενη εκτίμηση των 15–30 mm αφορά τις δεξαμενές FRP; Επιτρέψτε μου να υπολογίσω ξανά για FRP: E_FRP=10 GPa (10e9 Pa), t=5 mm=0.005 m. Δ=(1.058 × 1²) / (10e9 × 0,005)=1,058 / 50.000,000=2.1e{-5 m=0.02 mm – εξακολουθεί να είναι αμελητέα. Έτσι, η εκτροπή του ανέμου μιας πλαστικής δεξαμενής είναι πολύ μικρή. Η κύρια εκτροπή προέρχεται από την υδροστατική πίεση όταν η δεξαμενή είναι γεμάτη, όχι από τον άνεμο. Για μια γεμάτη δεξαμενή, ο τοίχος διογκώνεται προς τα έξω, όχι προς τα μέσα. Για τον άνεμο, η πλευρά αναρρόφησης (υπήνεμη) μπορεί να διογκωθεί προς τα μέσα, αλλά η διαφορά πίεσης είναι μικρή. Η ασφαλής απόσταση διέπεται στην πραγματικότητα από ανοχές κατασκευής (αποβολή-από στρογγυλότητα) και θερμική διαστολή.
Αναθεωρημένος Υπολογισμός: Ανοχές παραγωγής
Οι πλαστικές δεξαμενές είναι σπάνια τέλεια στρογγυλές. Η στρογγυλότητα (οβάλ) μπορεί να είναι 0,5–1% της διαμέτρου. Για δεξαμενή διαμέτρου 2 m, ωοειδές σχήμα=10–20 mm. Ο θερμαντήρας πρέπει να καθαρίσει το εσωτερικό εξόγκωμα. Επιπλέον, το τοίχωμα της δεξαμενής μπορεί να παραμορφωθεί υπό υδροστατική πίεση (προς τα έξω), αλλά αυτό αυξάνει το διάκενο. Η κρίσιμη περίπτωση είναι το κενό (αν η δεξαμενή αδειάσει και σφραγιστεί ποτέ). Υπό κενό, η δεξαμενή μπορεί να καταρρεύσει προς τα μέσα σημαντικά (50–100 mm). Αλλά αυτό είναι σχεδιαστικό ελάττωμα, όχι αέρας.
Οδηγίες για την ασφαλή απόσταση
| Διάμετρος δεξαμενής (m) | Υλικό | Πάχος τοίχου (mm) | Μέγιστη εκτροπή προς τα μέσα (mm) | Προτεινόμενη ασφαλής απόσταση (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | PP | 5 | 5 (οβάλ) | 20 |
| 1 | FRP | 3 | 3 | 15 |
| 2 | PP | 8 | 10 | 30 |
| 2 | FRP | 5 | 8 | 25 |
| 3 | PP | 12 | 15 | 40 |
| 3 | FRP | 8 | 12 | 35 |
| 4 | PP | 15 | 20 | 50 |
| 4 | FRP | 10 | 15 | 40 |
| 5 | PP | 20 | 25 | 60 |
Πρόσθετοι Παράγοντες
| Παράγοντας | Συμβολή παραμόρφωσης (mm) | Σημειώσεις |
|---|---|---|
| ωοειδές δοχείο (κατασκευή) | 5–25 | Βασικός παράγοντας |
| Θερμική διαστολή δεξαμενής (πλαστικό, ΔT=30 βαθμός) | 0 (ακτινική) | Αμελητέος |
| Αναρρόφηση ανέμου (150 km/h) | <1 | Αμελητέος |
| Υδροστατική πίεση (γεμάτη δεξαμενή) | Εξωτερικά (αυξάνει την απόσταση) | Δεν είναι ανησυχητικό |
| Κενό (διαφορικό 0,5 bar) | 20–100 | Επικίνδυνος; προσθέστε διακόπτη κενού |
| Θερμική διαστολή θερμαντήρα (ακτινική) | 1–2 | Αμελητέα (CTE 110 ppm/βαθμός ) |
Παράδειγμα πεδίου
Μια δεξαμενή πολυπροπυλενίου διαμέτρου 3 m είχε έναν θερμαντήρα PFA τοποθετημένο 25 mm από τον τοίχο. Η δεξαμενή δεν ήταν τέλεια στρογγυλή. υπήρχε ένα εξόγκωμα 15 mm προς τα μέσα. Ο θερμαντήρας ήρθε σε επαφή με τον τοίχο, προκαλώντας τριβή της θήκης PFA. Μετά από 6 μήνες, το PFA φθαρεί και ο μεταλλικός πυρήνας βραχυκυκλώθηκε στη δεξαμενή (σφάλμα γείωσης). Το εργοστάσιο μετέφερε τη θερμάστρα στα 60 mm από τον τοίχο. Δεν υπήρξε άλλη επαφή. Το εργοστάσιο μέτρησε επίσης την-από-στρογγυλότητα της δεξαμενής και όρισε ελάχιστη στάθμη 40 mm για μελλοντικές εγκαταστάσεις.
Πρακτική σύσταση για σχεδιαστές
Μετρήστε τη δεξαμενή: Πριν την τοποθέτηση, μετρήστε την εσωτερική διάμετρο της δεξαμενής σε πολλά σημεία (πάνω, μέση, κάτω, 90 μοίρες μεταξύ τους). Υπολογίστε τη μέγιστη διόγκωση προς τα μέσα (μέγιστη ακτίνα – ελάχιστη ακτίνα). Προσθέστε 20 mm σε αυτήν την τιμή.
Χρησιμοποιήστε στάσεις: Τοποθετήστε τη θερμάστρα σε βάσεις (πλαστικά μπλοκ) που τη συγκρατούν σε σταθερή απόσταση από τον τοίχο, ακόμα κι αν η δεξαμενή εκτρέπεται.
Εξετάστε το κενό: Εάν η δεξαμενή μπορεί να εκκενωθεί, εγκαταστήστε έναν διακόπτη κενού ή αυξήστε τη στάση στα 100 mm.
Επιθεωρήστε ετησίως: Ελέγξτε για σημάδια τριβής (λευκή σκόνη PFA, γρατσουνιές). Εάν βρεθεί, αυξήστε την απόσταση.
Συμπέρασμα: Ασφαλής απόσταση=30–60 mm για τυπικές πλαστικές δεξαμενές (διάμετρος 2–4 m)
Για μια πλαστική δεξαμενή που υπόκειται σε εξωτερικό φορτίο ανέμου, η ασφαλής απόσταση μεταξύ ενός θερμαντήρα PFA και του τοιχώματος της δεξαμενής διέπεται από τις κατασκευαστικές ανοχές (ωοειδές) και όχι από την εκτροπή του ανέμου. Για μια δεξαμενή διαμέτρου 2–4 m, αρκεί μια ασφαλής απόσταση 30–60 mm. Η ίδια η φόρτιση του ανέμου προκαλεί<1 mm deflection. Measure the tank's out-of-roundness and add 20 mm. For vacuum service, add 100 mm or install a vacuum breaker. The heater should never touch the wall. Contact causes abrasion, then shorting, then failure. Keep a safe distance. Measure, standoff, inspect. Your heater will stay safe. The wind is not the enemy; the out-of-round tank is. Check roundness, mount accordingly. Your heater will thank you.
