Μια μονάδα ανοδίωσης τράβηξε έναν μεγάλο θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE από μια δεξαμενή θειικού οξέος βάθους 1.200 mm μετά από έντεκα μήνες λειτουργίας. Ο θερμαντήρας ήταν ίσιος όταν τοποθετήθηκε. Τώρα είχε λυγίσει προς το τοίχωμα της δεξαμενής κατά σχεδόν 14 mm στο κέντρο. Τα μπουλόνια στερέωσης ήταν ακόμα σφιχτά και ο θερμαντήρας δεν είχε ραγίσει, αλλά η πλώρη είχε ανοίξει ένα κενό μεταξύ του θερμαντήρα και του τοίχου, δημιουργώντας μια στάσιμη ζώνη όπου το υγρό υπερθερμάνθηκε και το PTFE υποβαθμίστηκε.
Η παραμόρφωση πλώρης είναι ένας τρόπος δομικής αστοχίας που είναι συνηθισμένος σε βαθιές δεξαμενές όπου ο θερμαντήρας είναι μακρύς και λεπτός. Ο θερμαντήρας περιορίζεται στο επάνω μέρος από τη φλάντζα στερέωσης και στο κάτω μέρος από έναν οδηγό ή βραχίονα. Όταν ο θερμαντήρας θερμαίνεται, διαστέλλεται. Οι περιορισμοί εμποδίζουν την ομοιόμορφη διαστολή και ο θερμαντήρας σκύβει για να ανακουφίσει την πίεση.
Γιατί τα Deep Tanks προωθούν την υπόκλιση
Σε μια βαθιά δεξαμενή, ο θερμαντήρας είναι μακρύς. Μια δεξαμενή βάθους 1.200 mm μπορεί να απαιτεί θερμάστρα μήκους 1.000 mm. Η αναλογία μήκους-προς-διαμέτρου είναι υψηλή, γεγονός που καθιστά τη θερμάστρα εύκαμπτη. Μια μακριά, λεπτή θερμάστρα υποκλίνεται πιο εύκολα από μια κοντή, χοντρή.
Η κατανομή της θερμοκρασίας σε μια βαθιά δεξαμενή δεν είναι ομοιόμορφη. Το κάτω μέρος του θερμαντήρα είναι βυθισμένο σε ψυχρότερο, πυκνότερο υγρό. Το πάνω μέρος βρίσκεται σε θερμότερο, λιγότερο πυκνό υγρό. Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του πάνω και του κάτω μέρους του θερμαντήρα δημιουργεί διαφορική διαστολή. Το θερμότερο επάνω μέρος διαστέλλεται περισσότερο από το πιο ψυχρό κάτω. Ο θερμαντήρας σκύβει προς την ψυχρότερη πλευρά.
| Βάθος Δεξαμενής | Μήκος θερμαντήρα | Λόγος μήκους-προς-διαμέτρου | Κίνδυνος υπόκλισης | Τυπικό τόξο μετά από 12 μήνες |
|---|---|---|---|---|
| 600 χλστ | 400 χλστ | 12:1 | Χαμηλός | <3 mm |
| 800 χλστ | 600 χλστ | 19:1 | Μέτριος | 3–8 mm |
| 1.000 χλστ | 800 χλστ | 25:1 | Ψηλά | 8–14 mm |
| 1.200 χλστ | 1.000 χλστ | 31:1 | Πολύ ψηλά | 12–20 mm |
| 1.500 χλστ | 1.300 χλστ | 41:1 | Αυστηρός | >20 χλστ |
Μήκος θερμαντήρα-προς-αναλογία διαμέτρου και κίνδυνος κάμψης σε βαθιά δεξαμενές
Πώς το τόξο επηρεάζει την απόδοση του θερμαντήρα
Μια κυρτή θερμάστρα δημιουργεί ένα κενό μεταξύ του θερμαντήρα και του τοίχου της δεξαμενής. Το κενό είναι ευρύτερο στο κέντρο του τόξου. Το υγρό στο διάκενο είναι στάσιμο-δεν μπορεί να κυκλοφορήσει ελεύθερα. Η επιφάνεια του θερμαντήρα που βλέπει στο διάκενο θερμαίνεται περισσότερο επειδή η θερμότητα δεν μπορεί να διαφύγει στο χύμα υγρό.
Η υψηλότερη θερμοκρασία επιφάνειας επιταχύνει την υποβάθμιση, την εναπόθεση αλάτων και τη διείσδυση του PTFE. Η κεκλιμένη περιοχή γίνεται το πρώτο τμήμα του θερμαντήρα που αποτυγχάνει.
Το τόξο αλλάζει επίσης το μοτίβο ροής στην πλευρά της διαδικασίας του θερμαντήρα. Η επιφάνεια του θερμαντήρα δεν είναι πλέον παράλληλη με τον τοίχο και η κατανομή της ροής γίνεται ανομοιόμορφη. Οι περιοχές όπου το χάσμα είναι στενό έχουν μεγαλύτερη ταχύτητα. Οι περιοχές όπου το χάσμα είναι μεγάλο έχουν χαμηλότερη ταχύτητα. Η ανομοιόμορφη ροή δημιουργεί μη-ομοιομορφία θερμοκρασίας στη δεξαμενή.
Πρόληψη της παραμόρφωσης του τόξου
Η πιο αποτελεσματική πρόληψη είναι η αύξηση της ακαμψίας του θερμαντήρα. Μια παχύτερη θήκη αντιστέκεται στην υπόκλιση καλύτερα από μια λεπτή. Η αύξηση του πάχους του τοιχώματος του περιβλήματος από 2,0 mm σε 2,5 mm μειώνει το τόξο κατά 30–40%.
Η προσθήκη εσωτερικών ενισχυτικών νευρώσεων ή ενός κεντρικού σωλήνα στήριξης αυξάνει την ακαμψία χωρίς να προσθέτει σημαντικό βάρος. Οι νευρώσεις μπορούν να συγκολληθούν ή να συγκολληθούν στο εσωτερικό στοιχείο και μπορούν να προσανατολιστούν κατά μήκος του θερμαντήρα.
Μια ευέλικτη σχεδίαση τοποθέτησης επιτρέπει τη θερμική διαστολή χωρίς να επιβάλλει τους περιορισμούς που προκαλούν την υπόκλιση. Οι οπές με σχισμές, τα στηρίγματα με ελατήριο- ή ένα συρόμενο στήριγμα επιτρέπουν στον θερμαντήρα να διαστέλλεται και να συστέλλεται χωρίς να λυγίζει.
| Μέτρο Πρόληψης | Επίδραση στο τόξο | Εκτέλεση | Κόστος |
|---|---|---|---|
| Πιο παχύ θηκάρι, 2,5 χλστ | Μείωση 30-40%. | Σχεδιασμός θερμαντήρα | Μέτριος |
| Εσωτερικές ενισχυτικές νευρώσεις | Μείωση 40-60%. | Κατασκευή θερμαντήρα | Μέτριος |
| Τρύπες στερέωσης με σχισμή | Μείωση 20-35%. | Σχεδιασμός τοποθέτησης | Χαμηλός |
| Βάσεις με ελατήριο- | Μείωση 30-50%. | Σχεδιασμός τοποθέτησης | Πιο ψηλά |
Μέτρα πρόληψης για παραμόρφωση πλώρης σε βαθιές δεξαμενές
Όταν η υπόκλιση υποδηλώνει πρόβλημα σχεδιασμού
Ένας θερμαντήρας που υποκλίνεται παρά το παχύτερο περίβλημα και την ευέλικτη τοποθέτηση υποδηλώνει ότι το βάθος της δεξαμενής και το μήκος του θερμαντήρα δεν ταιριάζουν στο σχεδιασμό του θερμαντήρα. Μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE με παχύτερο περίβλημα, εσωτερικές ενισχυτικές νευρώσεις και εύκαμπτο σχέδιο στήριξης αντιμετωπίζει τη βασική αιτία της υπόκλισης. Η διαδικασία προδιαγραφής απαιτεί το βάθος της δεξαμενής, το εύρος στάθμης υγρού, το μήκος του θερμαντήρα, τη θερμοκρασία λειτουργίας και την απαιτούμενη ισχύ. Για εγκαταστάσεις με δεξαμενές βαθιάς ανοδίωσης, αυτή η ειδική προσέγγιση-εφαρμογής μειώνει την παραμόρφωση της πλώρης και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του θερμαντήρα.
