Un impianto di anodizzazione ha estratto un grande riscaldatore a immersione in PTFE da un serbatoio di acido solforico profondo 1.200 mm dopo undici mesi di servizio. Il riscaldatore era dritto quando installato. Ora era piegato verso la parete del serbatoio di quasi 14 mm al centro. I bulloni di montaggio erano ancora serrati e il riscaldatore non si era rotto, ma l'arco aveva aperto uno spazio tra il riscaldatore e la parete, creando una zona stagnante in cui il fluido si surriscaldava e il PTFE si degradava.
La deformazione dell'arco è una modalità di cedimento strutturale comune nei serbatoi profondi dove il riscaldatore è lungo e sottile. Il riscaldatore è vincolato superiormente dalla flangia di fissaggio ed inferiormente da una guida o staffa. Quando il riscaldatore si riscalda, si espande. I vincoli impediscono un'espansione uniforme e il riscaldatore si piega per alleviare lo stress.
Perché i serbatoi profondi promuovono l'inchino
In un serbatoio profondo, il riscaldatore è lungo. Un serbatoio profondo 1.200 mm può richiedere un riscaldatore lungo 1.000 mm. Il rapporto tra lunghezza-e-diametro è elevato, il che rende il riscaldatore flessibile. Una stufa lunga e sottile si piega più facilmente di una corta e spessa.
La distribuzione della temperatura in un serbatoio profondo non è uniforme. La parte inferiore del riscaldatore è immersa in un fluido più freddo e denso. La porzione superiore è immersa in un fluido più caldo e meno denso. La differenza di temperatura tra la parte superiore e quella inferiore del riscaldatore crea un'espansione differenziale. La parte superiore più calda si espande più della parte inferiore più fredda. Il riscaldatore si inclina verso il lato più freddo.
| Profondità del serbatoio | Lunghezza del riscaldatore | Rapporto tra lunghezza-e-diametro | Rischio di inchinarsi | Arco tipico dopo 12 mesi |
|---|---|---|---|---|
| 600 mm | 400 mm | 12:1 | Basso | <3 mm |
| 800 mm | 600 mm | 19:1 | Moderare | 3–8 mm |
| 1.000 mm | 800 mm | 25:1 | Alto | 8–14 mm |
| 1.200 mm | 1.000 mm | 31:1 | Molto alto | 12–20 mm |
| 1.500 mm | 1.300 mm | 41:1 | Acuto | >20 mm |
Rapporto tra lunghezza del riscaldatore-e-diametro e rischio di piegamento in serbatoi profondi
In che modo l'arco influisce sulle prestazioni del riscaldatore
Un riscaldatore ad arco crea uno spazio tra il riscaldatore e la parete del serbatoio. Lo spazio è più ampio al centro dell'arco. Il fluido nello spazio è stagnante-non può circolare liberamente. La superficie del riscaldatore rivolta verso l'intercapedine diventa più calda perché il calore non può fuoriuscire nel fluido sfuso.
La temperatura superficiale più elevata accelera la degradazione del PTFE, la deposizione di incrostazioni e la permeazione. L'area curva diventa la prima parte del riscaldatore a guastarsi.
L'arco modifica anche il modello di flusso sul lato di processo del riscaldatore. La superficie del riscaldatore non è più parallela alla parete e la distribuzione del flusso diventa irregolare. Le aree in cui il divario è stretto hanno una velocità maggiore; le aree in cui il divario è ampio hanno una velocità inferiore. Il flusso irregolare crea non-uniformità di temperatura nel serbatoio.
Prevenire la deformazione dell'arco
La prevenzione più efficace è aumentare la rigidità del riscaldatore. Una guaina più spessa resiste meglio alla piegatura di una sottile. Aumentando lo spessore della parete della guaina da 2,0 mm a 2,5 mm si riduce l'arco del 30–40%.
L'aggiunta di nervature interne di rinforzo o di un tubo di supporto centrale aumenta la rigidità senza aggiungere peso significativo. Le nervature possono essere saldate o incollate all'elemento interno e possono essere orientate lungo la lunghezza del riscaldatore.
Un design di montaggio flessibile consente l'espansione termica senza imporre i vincoli che causano l'incurvamento. Fori asolati, supporti caricati a molla-o una staffa scorrevole consentono al riscaldatore di espandersi e contrarsi senza piegarsi.
| Misura di prevenzione | Effetto sull'arco | Attuazione | Costo |
|---|---|---|---|
| Guaina più spessa, 2,5 mm | Riduzione del 30–40%. | Progettazione del riscaldatore | Moderare |
| Nervature interne di irrigidimento | Riduzione del 40–60%. | Fabbricazione di riscaldatori | Moderare |
| Fori di montaggio scanalati | Riduzione del 20–35%. | Progettazione del montaggio | Basso |
| Supporti caricati a molla- | Riduzione del 30–50%. | Progettazione del montaggio | Più alto |
Misure di prevenzione della deformazione dell'arco in serbatoi profondi
Quando l'inchino indica un problema di progettazione
Un riscaldatore che si piega nonostante una guaina più spessa e un montaggio flessibile indica che la profondità del serbatoio e la lunghezza del riscaldatore non sono adatte al design del riscaldatore. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con guaina più spessa, nervature interne di rinforzo e un design di montaggio flessibile risolve la causa principale dell'incurvamento. Il processo di specifica richiede la profondità del serbatoio, l'intervallo del livello del liquido, la lunghezza del riscaldatore, la temperatura operativa e la potenza richiesta. Per le strutture con serbatoi con anodizzazione profonda, questo approccio specifico per l'applicazione riduce la deformazione dell'arco e prolunga la durata del riscaldatore.
