Un impianto di finitura dei metalli necessitava di un riscaldatore ad immersione in PTFE sostitutivo per una vasca di anodizzazione con acido solforico profonda 700 mm. Il serbatoio era largo 1.000 mm e lungo 1.600 mm, con un volume di lavoro di circa 1.050 litri. Il riscaldatore esistente era un'unità diritta standard che sporgeva nel percorso del pezzo e si era guastata dopo 13 mesi. Il team di manutenzione aveva bisogno di un riscaldatore che si adattasse al serbatoio più profondo, mantenesse l'immersione completa e fornisse la potenza richiesta a una densità di watt sicura.
Un serbatoio profondo 700 mm fornisce una maggiore lunghezza utilizzabile del riscaldatore rispetto a un serbatoio poco profondo, ma il riscaldatore deve comunque essere dimensionato per adattarsi allo spazio disponibile e per mantenere un'immersione sicura al livello minimo del liquido.
Il vincolo della profondità di immersione
Un serbatoio profondo 700 mm non fornisce 700 mm di lunghezza utile del riscaldatore. Il livello del liquido deve essere sufficientemente alto da coprire i pezzi e il riscaldatore deve rimanere completamente immerso al livello minimo del liquido. In pratica, la lunghezza utile riscaldata in un serbatoio profondo 700 mm è di 450–550 mm, a seconda del bordo libero e della fluttuazione del livello.
Un riscaldatore diritto con una lunghezza riscaldata di 500 mm fornisce 500 mm di lunghezza riscaldata. Per un servizio di 5 kW a 1,0 W/cm², la superficie richiesta è di 5.000 cm². Con un diametro della guaina di 32 mm, la superficie è di circa 100 cm² per 100 mm di lunghezza. Una lunghezza riscaldata di 500 mm fornisce solo 500 cm²-molto al di sotto del requisito. È necessario un diametro della guaina maggiore o una configurazione multi-passaggio.
| Profondità del serbatoio | Lunghezza riscaldata utilizzabile | Superficie della guaina da 32 mm | Superficie della guaina da 50 mm | Lunghezza riscaldata necessaria per 5.000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 500mm | 300–350 mm | 300–350 cm² | 471–550 cm² | 1.429–1.667 mm |
| 600 mm | 350–450 mm | 350–450 cm² | 550–707 cm² | 1.111–1.429 mm |
| 700 mm | 450–550 mm | 450–550 cm² | 707–864 cm² | 909–1.111 mm |
| 800 mm | 550–650 mm | 550–650 cm² | 864–1.021 cm² | 769–909 mm |
Requisiti di lunghezza e superficie riscaldata per un servizio di 5 kW a 1,0 W/cm²
La soluzione di riscaldamento a L-a forma di U-
Un riscaldatore a immersione in PTFE a forma di L-o U-piega l'elemento riscaldato per adattare una superficie maggiore in un serbatoio profondo. Un tipico riscaldatore a forma di L-con una sezione verticale di 500 mm e una sezione orizzontale di 600 mm fornisce 1.100 mm di lunghezza riscaldata-più del doppio della lunghezza di un riscaldatore dritto nella stessa profondità del serbatoio.
Con un diametro della guaina di 50 mm, 1.100 mm di lunghezza riscaldata forniscono circa 1.728 cm² di superficie. Questo è ancora inferiore ai 5.000 cm² necessari per un servizio di 5 kW a 1,0 W/cm². È necessaria una configurazione multi-passaggio.
| Configurazione del riscaldatore | Lunghezza riscaldata | Superficie a 32 mm | Superficie a 50 mm | Adatto per serbatoio da 700 mm |
|---|---|---|---|---|
| Dritto, 500mm | 500mm | 500 cm² | 785 cm² | Sì, ma l'area è insufficiente |
| A forma di L-, 500 + 600 mm | 1.100 mm | 1.100 cm² | 1.728 cm² | SÌ |
| A forma di U-, 500 + 400 + 500 mm | 1.400 mm | 1.400 cm² | 2.199 cm² | SÌ |
| Multi-passaggio, 4 × 500 mm | 2.000 mm | 2.000 cm² | 3.142 cm² | SÌ |
| Multi-passaggio, 7 × 500 mm | 3.500 mm | 3.500 cm² | 5.498 cm² | Vestibilità attillata |
Configurazioni del riscaldatore per un serbatoio profondo 700 mm
Montaggio del riscaldatore nel serbatoio
Il riscaldatore deve adattarsi allo spazio disponibile senza ostacolare i pezzi o il flusso. In una vasca da 1.000 x 1.600 mm il riscaldatore può essere posizionato lungo una parete, lasciando il volume centrale per il portapezzi. Lungo la parete da 1.600 mm si inserisce un riscaldatore multi-pass con una sezione verticale di 500 mm e una sezione orizzontale di 600 mm.
Il riscaldatore deve essere posizionato in modo che la sezione riscaldata sia completamente immersa al livello minimo del liquido. Un serbatoio profondo 700 mm con un livello del liquido di 600 mm e un bordo libero di 100 mm fornisce 500 mm di profondità utilizzabile. La sezione riscaldata del riscaldatore deve essere posizionata nei 450 mm inferiori del serbatoio, con la parte superiore della sezione riscaldata almeno 50 mm sotto il livello minimo del liquido.
Uniformità di flusso e temperatura
Un riscaldatore multi-passo in un serbatoio profondo può creare ombre di flusso se i passaggi sono troppo vicini tra loro. Il fluido tra i passaggi può diventare stagnante, riducendo il trasferimento di calore e creando punti caldi. La spaziatura tra i passaggi deve essere di almeno 30–40 mm per consentire il flusso tra di essi.
Se il serbatoio è dotato di pompa di circolazione, il riscaldatore deve essere posizionato in modo che il flusso passi attraverso gli spazi tra i passaggi. Se il serbatoio si basa sulla convezione naturale, il riscaldatore dovrebbe essere posizionato in modo tale che il pennacchio termico in aumento possa fuoriuscire senza rimanere intrappolato.
| Passare la spaziatura | Flusso tra i passaggi | Rischio hot spot | Applicazione consigliata |
|---|---|---|---|
| <20 mm | Povero | Alto | Non raccomandato |
| 20–30 mm | Moderare | Moderare | Solo bassa densità di watt |
| 30–40 mm | Bene | Basso | La maggior parte delle applicazioni |
| >40 mm | Eccellente | Molto basso | Fluidi ad alta densità di watt o viscosi |
Spaziatura dei passaggi e relativo effetto sul flusso e sul rischio di hot spot
Quando un riscaldatore standard non può adattarsi al serbatoio
Un serbatoio profondo 700 mm con un rendimento di 5 kW a 1,0 W/cm² richiede un riscaldatore multi-passaggio che le linee di prodotti standard potrebbero non offrire. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con design multi-passaggio, diametro della guaina di 50 mm e spaziatura tra i passaggi di 30–40 mm risolve la causa principale dei vincoli di spazio. Il processo di specifica richiede le dimensioni del serbatoio, l'intervallo del livello del liquido, la potenza richiesta, la chimica del bagno e le condizioni del flusso. Per le strutture con serbatoi profondi, questo approccio specifico-per l'applicazione fornisce la superficie richiesta all'interno dello spazio disponibile.
