Ένας θερμαντήρας εμβάπτισης PTFE πρέπει να ταιριάζει στη δεξαμενή και να παρέχει ομοιόμορφη κατανομή θερμότητας. Το σχήμα του θερμαντήρα-ίσιο, σε σχήμα L- ή σπειροειδές-επηρεάζει όχι μόνο την ευκολία εγκατάστασης αλλά και τη θερμική απόδοση και τη διάρκεια ζωής. Η επιλογή της λανθασμένης γεωμετρίας οδηγεί σε ανομοιόμορφη θέρμανση, καυτά σημεία ή μηχανική καταπόνηση στην επίστρωση του θερμαντήρα. Η φυσική διάταξη της δεξαμενής (βάθος, πλάτος και διαθέσιμα σημεία στερέωσης) είναι ο πρωταρχικός παράγοντας στην επιλογή σχήματος.
Επισκόπηση των κοινών σχημάτων θερμαντήρα PTFE
Τρεις τυπικές διαμορφώσεις κυριαρχούν στις βιομηχανικές εφαρμογές θέρμανσης με εμβάπτιση. Κάθε σχήμα έχει σχεδιαστεί για ένα συγκεκριμένο εύρος γεωμετριών και μεθόδων τοποθέτησης της δεξαμενής.
Ευθείες κάθετες θερμάστρες
Οι ευθείες κάθετες θερμάστρες PTFE είναι μακριές, σαν ράβδος-στοιχεία που προορίζονται για βαθιές δεξαμενές όπου το ύψος του υγρού υπερβαίνει τα 60 εκατοστά (περίπου 24 ίντσες). Αυτοί οι θερμαντήρες βυθίζονται κατακόρυφα από την κορυφή, συχνά χρησιμοποιώντας μια φλάντζα ή στερέωση με σπείρωμα μέσα από το καπάκι της δεξαμενής ή το πλευρικό τοίχωμα. Οι ιδανικές εφαρμογές περιλαμβάνουν βαθιές κυλινδρικές ή ορθογώνιες δεξαμενές, λουτρά επιμετάλλωσης με σταθερό βάθος υγρού και δεξαμενές όπου υπάρχει ίζημα ή υπολείμματα πυθμένα (ο θερμαντήρας παραμένει πάνω από τα καθιζάνοντα στερεά). Οι ευθείες κάθετες θερμάστρες μεγιστοποιούν το βάθος βύθισης χωρίς να αγγίζουν τα τοιχώματα ή τον πυθμένα της δεξαμενής και τα φυσικά ρεύματα μεταφοράς ανεβαίνουν κατά μήκος του θερμαντήρα για να προάγουν την ομοιόμορφη ανάμειξη. Απαιτούνται απλές απαιτήσεις υποστήριξης, συνήθως μόνο το επάνω σημείο στερέωσης. Ο κύριος περιορισμός είναι η ακαταλληλότητα για ρηχές δεξαμενές όπου ο θερμαντήρας θα προεξείχε πάνω από την επιφάνεια του υγρού, προκαλώντας ξηρή λειτουργία.
-Θερμαντήρες σε σχήμα L
Οι θερμαντήρες PTFE σε σχήμα L έχουν ένα κατακόρυφο πόδι που διέρχεται από το τοίχωμα ή το καπάκι της δεξαμενής και ένα οριζόντιο πόδι που εκτείνεται κατά μήκος του πυθμένα της δεξαμενής. Αυτό το σχήμα έχει σχεδιαστεί ειδικά για ρηχές δεξαμενές ή εγκαταστάσεις όπου το εναέριο διάκενο είναι περιορισμένο. Οι ιδανικές εφαρμογές περιλαμβάνουν ρηχές δεξαμενές με βάθος υγρού μεταξύ 30 και 60 εκατοστών (12–24 ίντσες), δεξαμενές με χαμηλό ύψος κεφαλής πάνω από την επιφάνεια του υγρού και πάνω από-την-πλευρική τοποθέτηση όπου ο θερμαντήρας αγκιστρώνεται πάνω από το χείλος της δεξαμενής. Το οριζόντιο πόδι κάθεται κοντά στον πυθμένα της δεξαμενής, θερμαίνεται από κάτω για να προωθήσει τη φυσική κυκλοφορία, παρέχοντας ομοιόμορφη κατανομή θερμότητας στο κάτω μέρος της δεξαμενής. Σημαντικές ανταλλαγές{11}}περιλαμβάνουν την ανάγκη για προσεκτική μηχανική υποστήριξη, καθώς το οριζόντιο πόδι τείνει να κρεμάει κάτω από το βάρος του σε υψηλές θερμοκρασίες, εάν δεν είναι σωστά στηριγμένο. Για μεγάλα οριζόντια ανοίγματα (μεγαλύτερα από 60 εκατοστά) συνιστώνται πρόσθετοι βραχίονες ή βάσεις. Η ελάχιστη ακτίνα κάμψης για θερμαντήρες PTFE περιορίζεται από τον εσωτερικό μεταλλικό πυρήνα. αιχμηρές στροφές 90 μοιρών με πολύ μικρή ακτίνα μπορεί να σπάσουν το περίβλημα PTFE κατά την κατασκευή ή την εγκατάσταση.
Σπειροειδής ή Σπειροειδείς Θερμοσίφωνες
Οι σπειροειδείς θερμαντήρες PTFE αποτελούνται από έναν συνεχή σπειροειδή σωλήνα που συσκευάζει ένα μακρύ θερμαντικό στοιχείο σε ένα συμπαγές αποτύπωμα. Αυτά χρησιμοποιούνται όταν η υψηλή ισχύς πρέπει να παραδοθεί σε μικρό όγκο δεξαμενής. Οι ιδανικές εφαρμογές περιλαμβάνουν μικρές εργαστηριακές ή πιλοτικές δεξαμενές, δεξαμενές με ακανόνιστο σχήμα όπου δεν ταιριάζουν ευθείες θερμάστρες ή σε σχήμα L-και διεργασίες που απαιτούν έντονη τοπική θέρμανση (για παράδειγμα, κοντά σε ροή εισόδου). Οι σπειροειδείς θερμαντήρες παρέχουν υψηλή πυκνότητα watt ανά κατειλημμένο αποτύπωμα και δημιουργούν στροβιλώδη μοτίβα ροής γύρω από το πηνίο, βελτιώνοντας τη μεταφορά θερμότητας. Ο συμπαγής σχεδιασμός διευκολύνει επίσης τη μεταφορά και το χειρισμό. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν υψηλότερη τοπική πυκνότητα watt, η οποία απαιτεί προσεκτική ταχύτητα υγρού ή ανάδευση για την αποφυγή υπερθέρμανσης. Τα πηνία καθαρίζονται πιο δύσκολα από τα ίσια ή τα σχέδια σε σχήμα L-.
Οδηγός επιλογής σχήματος με βάση τη γεωμετρία της δεξαμενής
Η επιλογή συχνά καταλήγει στην αντιστοίχιση του μήκους του θερμαντήρα και του προσανατολισμού στις διαστάσεις της δεξαμενής. Είναι ωφέλιμο να λάβετε υπόψη τόσο το βάθος του υγρού όσο και τις διαθέσιμες θέσεις στερέωσης πριν οριστικοποιήσετε ένα σχήμα. Για βαθιές δεξαμενές με βάθος μεγαλύτερο από 60 εκατοστά και ανοιχτή κορυφή, συνιστάται ένας ευθύς κατακόρυφος θερμαντήρας για μεγιστοποίηση του μήκους βύθισης, διατηρώντας παράλληλα το άκρο 5 έως 10 εκατοστά πάνω από τον πυθμένα της δεξαμενής. Εάν η βαθιά δεξαμενή έχει περιορισμένη πρόσβαση στο επάνω μέρος, είναι κατάλληλη μια ευθεία κατακόρυφη θερμάστρα με φλάντζα στήριξης κάτω-, αν και αυτό απαιτεί μια θύρα αποστράγγισης ή μια δεξαμενή στεγνώματος για εγκατάσταση. Για ρηχές δεξαμενές με βάθος μεταξύ 20 και 60 εκατοστών και τυπικό χείλος, είναι ιδανική μια θερμάστρα σε σχήμα L με πάνω--πλευρική τοποθέτηση, διασφαλίζοντας ότι το οριζόντιο πόδι δεν αγγίζει τον πυθμένα της δεξαμενής (θα πρέπει να επιτρέπεται κενό 2 έως 3 εκατοστών). Όταν η ρηχή δεξαμενή έχει πολύ χαμηλό χώρο κεφαλής, προτιμάται ένας θερμαντήρας σε σχήμα L-με διαμπερή-στερέωση στον τοίχο, με το κάθετο πόδι να τοποθετείται στο πλευρικό τοίχωμα κοντά στο κάτω μέρος. Για μικρές δεξαμενές με όγκο μικρότερο από 20 λίτρα, είναι κατάλληλος ένας σπειροειδής θερμαντήρας ή με πηνίο, υπό την προϋπόθεση ότι διατηρείται επαρκής ροή πέρα από το πηνίο. Σε μια ορθογώνια δεξαμενή που είναι φαρδιά αλλά ρηχή, πολλαπλές θερμάστρες σε σχήμα L-θα πρέπει να τοποθετούνται ομοιόμορφα στο δάπεδο της δεξαμενής. Για δεξαμενές με εσωτερικά διαφράγματα ή εμπόδια, συνιστώνται ευθύγραμμοι κάθετοι ή προσαρμοσμένοι σπειροειδείς θερμαντήρες, με την επαφή με τα διαφράγματα να αποφεύγεται με τη χρήση σταγονιδίων.
Μέθοδοι τοποθέτησης και η επίδρασή τους στην επιλογή σχήματος
Η διαμόρφωση τοποθέτησης είναι αδιαχώριστη από το σχήμα του θερμαντήρα. Υπάρχουν τρεις κοινές μέθοδοι τοποθέτησης. Πάνω από-την-πλευρική τοποθέτηση χρησιμοποιείται συνήθως με θερμαντήρες σχήματος L-, όπου ο θερμαντήρας αγκιστρώνεται πάνω από το χείλος της δεξαμενής με το κάθετο πόδι έξω από τη δεξαμενή και το οριζόντιο πόδι μέσα. Αυτή η μέθοδος δεν απαιτεί διείσδυση στη δεξαμενή, αλλά απαιτεί επαρκή αντοχή στο χείλος. Η τοποθέτηση επάνω-φλάντζας χρησιμοποιείται με ευθύγραμμους κατακόρυφους θερμαντήρες, όπου μπουλόνια από PTFE ή μεταλλική φλάντζα στο καπάκι του ρεζερβουάρ, παρέχοντας εξαιρετική στήριξη, αλλά απαιτούν εναέριο διάκενο για την αφαίρεση του θερμαντήρα. Η στερέωση στον κάτω ή στον πλευρικό τοίχο-χρησιμοποιείται με ευθύγραμμους θερμαντήρες ή{10}}σχήματος L, όπου οι δακτύλιοι ή οι φλάντζες με σπείρωμα συγκολλούνται στο τοίχωμα της δεξαμενής. Η τοποθέτηση στο κάτω μέρος προτιμάται για πολύ βαθιές δεξαμενές όπου η αφαίρεση της κορυφής δεν είναι πρακτική. Κατά την εκτέλεση ανάλυσης γεωμετρίας της δεξαμενής επιλογής σχήματος θερμαντήρα PTFE, πρέπει να τηρείται η ελάχιστη ακτίνα κάμψης. Για τυπικούς θερμαντήρες εμβάπτισης PTFE με εσωτερικό μεταλλικό σύρμα αντίστασης, η συνιστώμενη ακτίνα κάμψης είναι τουλάχιστον 5 έως 10 φορές την εξωτερική διάμετρο του θερμαντήρα. Οι πιο έντονες κάμψεις προκαλούν ρωγμές από PTFE και εκθέτουν τον μεταλλικό πυρήνα σε διαβρωτικά υγρά.
Πρακτικές συστάσεις
Στην πράξη, μια ρηχή δεξαμενή με βάθος 30 εκατοστών δεν μπορεί να φιλοξενήσει μια ευθεία κάθετη θερμάστρα κανονικού μήκους (για παράδειγμα, 60 εκατοστά), επειδή η θερμάστρα είτε θα προεξείχε πάνω από το υγρό είτε θα ακουμπούσε στον πυθμένα. Ένας θερμαντήρας σε σχήμα L{3}}το λύνει αυτό τοποθετώντας τη ζώνη θέρμανσης οριζόντια κατά μήκος του πυθμένα. Για βαθιές δεξαμενές άνω του 1 μέτρου, προτιμώνται ευθείες κάθετες θερμάστρες. Πολλαπλές ευθείες θερμάστρες μπορούν να τοποθετηθούν σε μια δέσμη για αύξηση της συνολικής ισχύος διατηρώντας ομοιόμορφη κατανομή θερμότητας. Τα σπειροειδή σχήματα φυλάσσονται καλύτερα για εφαρμογές μικρού-όγκου ή όπου ο χώρος είναι εξαιρετικά περιορισμένος. Η υψηλότερη πυκνότητά τους σε watt ανά αποτύπωμα απαιτεί είτε ρευστή ανάδευση είτε χαμηλότερη συνολική ισχύ για να αποφευχθεί η υπέρβαση των ορίων των επιφανειακών θερμοκρασιών PTFE.
Σύναψη
Η γεωμετρία του θερμαντήρα πρέπει να ταιριάζει με τις διαστάσεις της δεξαμενής και τις απαιτήσεις της διαδικασίας. Οι βαθιές δεξαμενές ευνοούν τα ίσια κατακόρυφα σχήματα για πλήρη βύθιση. Οι ρηχές δεξαμενές απαιτούν θερμαντήρες σε σχήμα L- με οριζόντια κάτω πόδια. Οι συμπαγείς ή ακανόνιστες δεξαμενές επωφελούνται από σπειροειδή πηνία, υπό την προϋπόθεση ότι ελέγχεται η πυκνότητα watt. Η σωστή τοποθέτηση του θερμαντήρα βελτιώνει τόσο την απόδοση όσο και τη μακροζωία διασφαλίζοντας ότι ολόκληρη η θερμαινόμενη επιφάνεια παραμένει βυθισμένη, αποφεύγοντας τη μηχανική καταπόνηση στις στροφές και προάγοντας τα φυσικά ρεύματα μεταφοράς. Για κάθε νέα εγκατάσταση, θα πρέπει πρώτα να μετρηθούν το βάθος, το πλάτος και οι επιλογές τοποθέτησης της δεξαμενής. τότε το σχήμα του θερμαντήρα επιλέγεται ανάλογα.
