Obrat za eloksiranje je po enajstih mesecih delovanja potegnil velik PTFE potopni grelnik iz 1200 mm globokega rezervoarja za žveplovo kislino. Grelec je bil ob namestitvi ravno. Zdaj je bil v sredini upognjen proti steni rezervoarja za skoraj 14 mm. Pritrdilni vijaki so bili še vedno priviti in grelnik ni počil, vendar je lok odprl režo med grelnikom in steno, kar je ustvarilo območje stagnacije, kjer se je tekočina pregrela in PTFE razgradil.
Deformacija loka je način strukturne okvare, ki je pogost v globokih rezervoarjih, kjer je grelnik dolg in tanek. Grelnik je na vrhu omejen z montažno prirobnico, na dnu pa z vodilom ali nosilcem. Ko se grelec segreje, se razširi. Omejitve preprečujejo enakomerno širjenje, grelec pa se upogne, da zmanjša napetost.
Zakaj globoki rezervoarji spodbujajo priklon
V globokem rezervoarju je grelec dolg. Rezervoar z globino 1.200 mm lahko zahteva grelnik, dolg 1.000 mm. Razmerje med dolžino-in-premerom je visoko, zaradi česar je grelec prilagodljiv. Dolg, tanek grelec se lažje upogne kot kratek, debel.
Porazdelitev temperature v globoki posodi ni enakomerna. Spodnji del grelnika je potopljen v hladnejšo in gostejšo tekočino. Zgornji del je v toplejši, manj gosti tekočini. Temperaturna razlika med zgornjim in spodnjim delom grelnika povzroča diferencialno raztezanje. Toplejši vrh se bolj razširi kot hladnejši spodnji del. Grelec se nagne proti hladnejši strani.
| Globina rezervoarja | Dolžina grelnika | Razmerje med-dolžino in-premerom | Tveganje priklona | Tipičen lok po 12 mesecih |
|---|---|---|---|---|
| 600 mm | 400 mm | 12:1 | Nizka | <3 mm |
| 800 mm | 600 mm | 19:1 | Zmerno | 3–8 mm |
| 1.000 mm | 800 mm | 25:1 | visoko | 8–14 mm |
| 1.200 mm | 1.000 mm | 31:1 | Zelo visoko | 12–20 mm |
| 1.500 mm | 1.300 mm | 41:1 | Huda | >20 mm |
Razmerje med dolžino-grelnika in-premerom in tveganjem prepognitve v globokih rezervoarjih
Kako lok vpliva na delovanje grelnika
Nagnjen grelec ustvari režo med grelnikom in steno rezervoarja. Reža je najširša na sredini loka. Tekočina v reži stagnira-ne more prosto krožiti. Površina grelnika, ki je obrnjena proti reži, se bolj segreje, ker toplota ne more uiti v tekočino.
Višja površinska temperatura pospeši razgradnjo PTFE, odlaganje vodnega kamna in prepustnost. Ukrivljeno območje postane prvi del grelnika, ki odpove.
Premec prav tako spremeni vzorec toka na procesni strani grelnika. Površina grelnika ni več vzporedna s steno in porazdelitev toka postane neenakomerna. Območja, kjer je vrzel ozka, imajo večjo hitrost; območja, kjer je vrzel široka, imajo manjšo hitrost. Neenakomeren pretok povzroča ne-enotnost temperature v rezervoarju.
Preprečevanje deformacije loka
Najučinkovitejša preventiva je povečanje togosti grelnika. Debelejši plašč se bolje upira upogibanju kot tanek. Povečanje debeline stene plašča z 2,0 mm na 2,5 mm zmanjša lok za 30–40 %.
Dodajanje notranjih ojačitvenih reber ali osrednje podporne cevi poveča togost brez večje teže. Rebra so lahko privarjena ali lepljena na notranji element in usmerjena po dolžini grelnika.
Prilagodljiva zasnova namestitve omogoča toplotno raztezanje brez nalaganja omejitev, ki povzročajo upogibanje. Luknje z režami, vzmetni-nastavki ali drsni nosilec omogočajo, da se grelec širi in krči brez sklanjanja.
| Preprečevalni ukrep | Učinek na Bow | Izvedba | Stroški |
|---|---|---|---|
| Debelejši ovoj, 2,5 mm | 30–40 % znižanje | Oblikovanje grelnika | Zmerno |
| Notranja ojačitvena rebra | 40–60 % znižanje | Izdelava grelnikov | Zmerno |
| Montažne luknje z režami | 20–35 % znižanje | Oblikovanje montaže | Nizka |
| Vzmetni nosilci- | 30–50 % znižanje | Oblikovanje montaže | višje |
Preventivni ukrepi za deformacijo loka v globokih rezervoarjih
Ko priklon kaže na težavo z zasnovo
Grelnik, ki se upogne kljub debelejšemu plašču in fleksibilni montaži, kaže na to, da globina rezervoarja in dolžina grelnika nista primerni zasnovi grelnika. Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z debelejšim plaščem, notranjimi ojačevalnimi rebri in prilagodljivo zasnovo namestitve obravnava temeljni vzrok ukrivljenosti. Postopek specifikacije zahteva globino rezervoarja, obseg nivoja tekočine, dolžino grelnika, delovno temperaturo in zahtevano moč. Pri objektih z rezervoarji za globoko eloksiranje ta-specifični pristop zmanjša deformacijo loka in podaljša življenjsko dobo grelnika.
