Kemična tovarna je namestila štiri PTFE potopne grelnike v 2000-litrski rezervoar za luženje, da zagotovi 16 kW ogrevalne zmogljivosti. Grelniki so bili nameščeni na dveh nasprotnih stenah, po dva grelnika na vsaki steni. Grelniki na vsaki steni so bili razmaknjeni 60 mm drug od drugega. V šestih mesecih so se notranji grelci-, ki so bili obrnjeni drug proti drugemu čez režo, ob robovih pokazali mehurjaste PTFE, medtem ko so zunanji grelci ostali v dobrem stanju. Reža med grelci je bila preozka za ustrezen pretok.
Razmik med elementi je kritičen konstrukcijski parameter, ko je v isti rezervoar nameščenih več potopnih grelnikov PTFE. Razmik določa, ali lahko tekočina prosto teče med grelniki ali pa reža postane stagnirno območje, kjer se kopiči toplota in grelniki pregrejejo.
Zakaj je razmik med elementi pomemben
Vsak potopni grelec iz PTFE ustvarja toplotni oblak, ki se dviga vzdolž njegovega plašča. Ko sta dva grelnika nameščena blizu drug drugega, njuna perja medsebojno delujeta. Če je reža dovolj široka, se oblaki dvignejo neodvisno, vlečejo hladno tekočino od spodaj in ohranjajo pretok vzdolž obeh površin. Če je reža preozka, se oblaki združijo in pretok med grelci postane omejen.
V ozki reži se tekočina segreva z obeh strani. Dvigne se hitreje kot tekočina na zunanjih površinah. Reža postane dimnik z močnim dvigom, toda tok na površinah plašča je lahko neenakomeren. Spodnji del reže morda nima pretoka, medtem ko ima zgornji del visoko hitrost. Neenakomeren tok ustvarja vroče točke na spodnjih delih obrnjenih površin.
| Razmak med grelniki | Pretok med grelniki | Učinek dimnika | Tveganje vročih točk | Priporočena aplikacija |
|---|---|---|---|---|
| <30 mm | Ubogi | Močna | Zelo visoko | Ni priporočljivo |
| 30–50 mm | Zmerno | Zmerno | visoko | Samo nizka vatna gostota |
| 50–80 mm | Dobro | Zmerno | Nizka | Večina aplikacij |
| 80–120 mm | Odlično | Šibko | Zelo nizko | Visoka vatna gostota |
| >120 mm | Odlično | Noben | Zelo nizko | Veliki rezervoarji |
Razmik grelnikov in njegov vpliv na pretok in tveganje vročih točk
Učinek dimnika
Ko sta dva ogrevana plašča obrnjena drug proti drugemu, reža med njima deluje kot dimnik. Tekočina v reži se segreje z obeh strani, postane manj gosta in se dvigne. Hladnejša tekočina se črpa z dna. Učinek dimnika je lahko koristen, če je reža dovolj široka, da omogoča nemoten pretok, vendar je lahko škodljiva, če je reža preozka.
V ozki reži je učinek dimnika močan, toda tok je neenakomeren. Tekočina se pospešuje, ko se dviga, padec tlaka na dnu reže pa omejuje dotok hladne tekočine. Spodnji del reže prejme manjši pretok, grelniki tam delujejo bolj vroče.
Smernice za razmik za različne konfiguracije grelnikov
Priporočena razdalja je odvisna od usmerjenosti grelnika, gostote vatov in lastnosti tekočine.
Za navpične grelnike, ki so obrnjeni drug proti drugemu, se priporoča najmanjši razmik 50 mm za nizko vatno gostoto (0,8–1,0 W/cm²) in 80 mm za večjo vatno gostoto (1,2–1,5 W/cm²). Razdaljo je treba izmeriti med površinami plašča, ne med montažnimi nosilci.
Pri grelnikih, ki so nameščeni na isti steni, eden poleg drugega, je lahko razmik manjši, ker grelnika nista obrnjena drug proti drugemu. Reža 30–40 mm zadostuje za preprečitev toplotnih motenj med sosednjimi grelniki na isti steni.
Pri vodoravnih grelnikih, ki so zloženi navpično, mora biti razmik najmanj 100 mm, da lahko toplotni oblak iz spodnjega grelnika uide, ne da bi ga ujel zgornji grelnik.
| Konfiguracija grelnika | Priporočeni razmik | Najmanjši razmik | Opombe |
|---|---|---|---|
| Navpično, drug proti drugemu, nizek WD | 50–80 mm | 40 mm | Izmerite med plašči |
| Navpično, drug proti drugemu, visok WD | 80–120 mm | 60 mm | Višji WD potrebuje več prostora |
| Navpično, drug ob drugem, ista stena | 30–50 mm | 25 mm | Grelniki niso obrnjeni drug proti drugemu |
| Vodoravna, zložena | 100–150 mm | 80 mm | Plume mora pobegniti |
| Navpično, pravokotno | 40–60 mm | 30 mm | Perje manj medsebojno delujejo |
Smernice za razmik za več konfiguracij PTFE potopnega grelnika
Vpliv razmika na enakomernost temperature
Razmik elementov ne vpliva samo na temperaturo površine plašča, temveč tudi na enakomernost temperature v rezervoarju. Grelniki, ki so preblizu razmaknjeni, med seboj ustvarijo lokalno vročo cono. Tekočina v tem območju je bolj vroča od mase in obdelovanci, ki gredo skozi to območje, so lahko pre-segreti.
Grelniki, ki so široko razporejeni, enakomerneje porazdelijo toploto. Oblaki iz vsakega grelnika se neodvisno dvigajo in mešajo s tekočino v razsutem stanju. Temperatura v rezervoarju je bolj enakomerna.
| Razmik | Lokalna vroča cona | Enakomernost skupne temperature | Vpliv na kakovost obdelovanca |
|---|---|---|---|
| <30 mm | Močna | Slabo (±3–5 stopinj) | Vidna variacija |
| 30–50 mm | Zmerno | Zmerno (±2–3 stopinje) | Manjša sprememba |
| 50–80 mm | Šibko | Dobro (±1–2 stopinji) | Zanemarljivo |
| >80 mm | Noben | Odlično (±0,5–1 stopinja) | Noben |
Razmik elementov in njegov vpliv na enakomernost temperature in kakovost obdelovanca
Ko razmika ni mogoče povečati
Če rezervoar ne more prilagoditi večjega razmika med grelniki, je možno zmanjšati število grelnikov, zmanjšati gostoto v vatih ali uporabiti drugačno konfiguracijo grelnikov. En sam velik grelec z veliko površino je morda boljši od več tesno razporejenih grelnikov.
Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z razmikom, optimiziranim za rezervoar in postopek, obravnava temeljni vzrok omejevanja pretoka med grelniki. Postopek specifikacije zahteva dimenzije rezervoarja, število grelnikov, usmerjenost grelnikov, gostoto v vatih in zahtevano moč. Za objekte z več grelniki v enem rezervoarju ta-pristop, specifičen za aplikacijo, izboljša pretok med grelniki in podaljša življenjsko dobo grelnikov.
