ما هو الحد الأقصى المسموح به من التدرج الحراري على طول سخان PFA بطول 1.2 متر لتجنب التواء الغلاف؟

يمكن أن يكون لسخان PFA الرأسي تدرج في درجة الحرارة من الأعلى إلى الأسفل بسبب الحمل الحراري الطبيعي (الأعلى سخونة) أو-اللف غير المنتظم. عندما تكون المنطقة العلوية أكثر سخونة من القسم السفلي، فإن عدم تطابق التمدد الحراري يسبب ضغطًا ضاغطًا في المنطقة الأكثر سخونة. عندما يكون ضغط الانضغاط أكبر من حمل الانبعاج الحرج لأنبوب PFA، فإن الغمد سوف ينحني وينتج موجة أو ينحني ليلمس جدار الخزان أو السخانات القريبة. بالنسبة للسخان العمودي القائم بذاته بطول 1.2 متر PFA و25 مم OD وجدار 2 مم، فإن الحد الأقصى المسموح به لتدرج درجة الحرارة المحورية (ΔT من الأعلى إلى الأسفل) هو 25-35 درجة. يتم ملاحظة التواء بعد 100-500 دورة حرارية للتدرج الذي يزيد عن 40 درجة مئوية. بالنسبة للسخانات المقيدة بأقواس الدعم، يكون التدرج المسموح به أصغر (15 إلى 25 درجة). يعتمد التدرج في الحالة الحرجة على نسبة رقة الأنبوب (الطول/القطر) وسمك الجدار.

التواء وميكانيكا الإجهاد الحرجة
إذا قمت بتسخين أنبوب بشكل غير متساو، فإن الجانب الساخن يتمدد أكثر من الجانب البارد. إذا تم تقييد الأطراف (بواسطة شفة التثبيت في الأعلى والطرف الحر في الأسفل) فإن الجزء الأكثر سخونة يتعرض للضغط. يتم إعطاء إجهاد الإبزيم الحرج لأنبوب رقيق الجدران - بواسطة σ_crit=(π^2 * E * I) / (L^2 * A) حيث E هو المعامل المرن لـ PFA (500-700 MPa عند 100 درجة)، I هو لحظة القصور الذاتي، L هو طول المقطع الساخن و A هي مساحة المقطع العرضي. I=π/64 x (OD4- ID4)=0.049 x (25 4-21 4)=0.049 x (390 625-194 481)=0.049 x 196 144=9 611 mm4 لأنبوب جداري بقطر 25 مم OD و2 مم. أ=144.5 مم2. بطول مقطع أكثر سخونة يبلغ 0.6 م (نصف المدفأة)، σ_crit=(π² × 600 × 9,611) / (600² × 144.5)=(9,870 × 9,611) / (360,000 × 144.5)=94.8e6 / 52.0e6=1.82 ميجا باسكال. إجهاد الضغط الناتج عن التمدد الحراري هو σ_thermal=E* *ΔT حيث=110 جزء في المليون/ درجة بالنسبة إلى σ_thermal=σ_crit, ΔT_crit=σ_crit/(E )=1.82/(600×110e-6)=1.82/0.066=27.6 درجة . وهذا يتوافق مع النطاق المرصود وهو 25-35 درجة مئوية.

إذا كان طول السخان الكامل (1.2 متر) هو القسم الساخن، ترتفع L، وتنخفض σ_crit إلى 0.45 ميجاباسكال وΔT_crit تساوي 6.8 درجة - وهي قيمة غير عملية. من المرجح أن يحدث التواء إذا كانت المنطقة الساخنة موجودة في أحد طرفيها (إما أعلى أو أسفل) بدلاً من توزيعها بشكل موحد. بالنسبة لمظهر الحمل الحراري الطبيعي النموذجي مع قمة أكثر سخونة (السخان)، يكون طول المنطقة الساخنة في كثير من الأحيان 30-50% من الطول الإجمالي مما يؤدي إلى ΔT_crit في نطاق 25-35 درجة.

هندسة السخان التدرج الحراري مسموح به
طول السخان (م) OD (مم) الجدار (مم) طول المنطقة الساخنة (م) σ Crit (MPa) ΔT Crit (درجة ) الحد الأقصى الموصى به ΔT للتشغيل الآمن 0.8 25 2.0 0.4 (أعلى 50%) 4.2 64 40 درجة 1.0 25 2.0 0.5 2.7 41 30 درجة 1.2 25 2.0 0.6 1.8 27 20 درجة 1.5 25 2.0 0.75 1.2 18 15 درجة 1.2 25 1.5 0.6 1.2 18 15 درجة (جدار أضعف)
1.2 32 2.5 0.6 2.5 38 25 درجة (أنبوب أكثر صلابة)
1.2 25 2.5 0.6 2.2 33 25 درجة (جدار أكثر سمكًا)
1.2 مع دعم متوسط ​​- 25 2.0 0.6 (قسمان بطول 0.3 م) 7.3 لكل منهما 110 60 درجة (دعامات تمنع التواء)
منع التواء في الممارسة العملية
يُسمح بأقصى فرق في درجة الحرارة الرأسية يبلغ 20 درجة للتشغيل الآمن على المدى الطويل لسخان PFA بطول 1.2 متر. إذا كان ملف الحمل الحراري الطبيعي يعطي تدرجًا بمقدار 15 درجة مئوية (أسفل 80، أعلى 95 درجة مئوية) فإن السخان آمن. إذا اقترب التدرج من 25 درجة، فقد يلتصق بعد عدة دورات. إذا وصل التدرج إلى 35 درجة، فمن المحتمل أن يحدث التواء في غضون أسابيع.

لخفض التدرج الحراري:

استخدم سخانًا متغير الدرجة لتكييف توليد الحرارة مع فقدان الحرارة المحلي (طاقة أكبر في الأسفل وطاقة أقل في الأعلى).

قم بتركيب مضخة إعادة تدوير لإزالة التقسيم الطبقي عن طريق الحمل الحراري الطبيعي.

ضع غلافًا معدنيًا أو حلقة توجيه حول المدفأة على ارتفاع متوسط-(500-600 مم من الحافة). تعمل حلقة التوجيه على إيقاف الحركة الجانبية وتزيد من ضغط الإبزيم الحرج بمقدار 4× (انخفض الطول الفعال إلى النصف، وزيادة sigma_crit بمقدار 4×). لا ينبغي أن تكون الحلقة التوجيهية محكمة الإمساك. السماح بمساحة 2-3 ملم للتمدد الحراري.

قم بتقليل كثافة الواط في المنطقة العلوية إما عن طريق خفض الطاقة الإجمالية أو عن طريق زيادة مساحة سطح السخان.

كشف التواء
يُنظر إلى التواء على أنه انحناء أو موجة مستمرة في غمد PFA. العلامات الأولى: لم يعد المدفأة معلقة عموديًا، بل تلامس جدار الخزان أو أي سخان (سخانات) أخرى. تحدث التقرحات بسبب ارتفاع درجة الحرارة الموضعية في مكان ملامسة جدار الخزان (PFA ضد المعدن). إذا رأيت التواء، افصل السخان على الفور. لن يتم تقويمه عند تبريده، وقد استسلم PFA بشكل دائم. تغيير السخان. قم بتقليل تدرج درجة الحرارة قبل الاستبدال (تغيير توزيع الطاقة أو إضافة التدفق).

اختبار الحقل-
أدى سخان PFA بطول 1.2 متر في حمام طلاء 90 درجة مع دوران محدود إلى تدرج درجة الحرارة من الأعلى إلى الأسفل بمقدار 28 درجة (أسفل 76 درجة، أعلى 104 درجة). وبعد مرور 3 أشهر، وجد العمال أن المدفأة ملامسة لجدار الخزان. أظهر الفحص 15 ملم من القوس على ارتفاع متوسط-. تم تغيير السخان . تم تقليل التدرج إلى 8 درجات بعد تركيب مضخة إعادة التدوير. كان السخان البديل صالحًا لمدة 3+ سنة. كانت تكلفة المضخة (500) أقل من تكلفة السخان البديل (500) وكانت أقل من تكلفة السخان البديل (800) مع التوقف.

الاستنتاج بحد أقصى 20 درجة للتدفئة 1.2 متر
بالنسبة لسخان PFA بطول 1.2 متر مع 25 مم OD وجدار 2 مم، فإن الحد الأقصى المسموح به لتدرج درجة الحرارة بين الأعلى والأسفل لتجنب الانبعاج هو 20-25 درجة للتشغيل المستمر الآمن. إذا تجاوزت درجة الحرارة 35 درجة، قم بإبزيم الحزام خلال أسابيع. يكون التدرج الحرج أقل بالنسبة للسخانات الأطول (1.5 م: 15 درجة) والجدران الأرق (1.5 مم: 15 درجة). لتجنب التواء، راقب ملف تعريف درجة الحرارة الرأسية، وقم بخفض التدرج عن طريق إعادة التدوير أو السخانات ذات درجة الحرارة المتغيرة، وقم بتوفير حلقات توجيه متوسطة -إذا كان التدرج أمرًا لا مفر منه. إنه ليس انهيارًا تدريجيًا. وهو عدم استقرار هندسي مفاجئ يؤدي إلى تشوه السخان بشكل دائم. احترام التدرج، ودعم سخان أو كليهما. السخان السعيد هو السخان المستقيم. يبقيه مستقيما. احتفظ بها آمنة.