Galwanizernia potrzebowała zamiennej grzałki zanurzeniowej z PTFE do zbiornika do niklowania o głębokości 600 mm. Zbiornik miał szerokość 800 mm i długość 1200 mm, a pojemność robocza wynosiła około 550 litrów. Istniejący grzejnik był standardowym modułem w kształcie litery L-, który wystawał poza ścieżkę przedmiotu obrabianego i uległ awarii po 14 miesiącach. Zespół konserwacyjny potrzebował niestandardowej grzałki, która pasowałaby do dostępnej przestrzeni zbiornika, działała przy niskiej gęstości mocy i nie blokowała obrabianych przedmiotów.
Dostosowanie grzałki zanurzeniowej PTFE do określonej głębokości zbiornika wymaga zrównoważenia czterech ograniczeń: dostępnej głębokości zanurzenia, wymaganej powierzchni dla niskiej gęstości watów, geometrii zbiornika i warunków przepływu w lokalizacji grzałki.
Ograniczenie głębokości zanurzenia
Zbiornik o głębokości 600 mm nie zapewnia 600 mm długości użytkowej grzejnika. Poziom cieczy musi być wystarczająco wysoki, aby przykryć obrabiane przedmioty, a grzejnik musi pozostać całkowicie zanurzony przy minimalnym poziomie cieczy. W praktyce użyteczna długość podgrzewana w zbiorniku o głębokości 600 mm wynosi 350–450 mm, w zależności od wolnej burty i wahań poziomu.
Standardowy grzejnik prosty o długości podgrzewania 400 mm zapewnia około 400 cm² powierzchni przy średnicy 32 mm. To zdecydowanie za mało, jak na działanie przy niskiej-watowej-gęstości działania przy typowej mocy platerowania. Przy obciążeniu 4 kW i 1,0 W/cm² wymagane jest 4000 cm²-dziesięciokrotności powierzchni jednego prostego przejazdu.
| Głębokość zbiornika | Użyteczna długość podgrzewana | Powierzchnia przy osłonie 32 mm | Powierzchnia przy osłonie 50 mm | Długość podgrzewana potrzebna do 4000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 400 mm | 250–300 mm | 250–300 cm² | 393–471 cm² | 2000–2667 mm |
| 500 mm | 300–350 mm | 300–350 cm² | 471–550 cm² | 1429–1667 mm |
| 600 mm | 350–450 mm | 350–450 cm² | 550–707 cm² | 889–1143 mm |
| 700 mm | 450–550 mm | 450–550 cm² | 707–864 cm² | 727–909 mm |
Wymagania dotyczące długości i powierzchni ogrzewanej przy obciążeniu 4 kW przy 1,0 W/cm²
Rozwiązanie-wieloprzepustowe
Rozwiązaniem w przypadku płytkiego zbiornika jest wieloprzepływowy grzejnik. Podgrzewany element jest wyginany w kształcie serpentyny lub-U, który mieści się na dostępnej głębokości, zapewniając jednocześnie wiele podgrzanych przejść. Czterociągowy grzejnik z przejściami o długości 400 mm zapewnia 1600 mm ogrzewanej długości na powierzchni około 400 × 200 mm.
Przy średnicy osłony 50 mm, 1600 mm nagrzanej długości zapewnia około 2513 cm² powierzchni. To wciąż za mało w stosunku do 4000 cm² wymaganych przy obciążeniu 4 kW przy 1,0 W/cm². Wymagana jest większa liczba przejść lub większa średnica osłony.
| Liczba przejść | Długość przejścia | Całkowita długość podgrzewana | Powierzchnia (w przybliżeniu) | Powierzchnia (50 mm) | Maksymalna moc przy 1,0 W/cm² |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 400 mm | 800 mm | 400 × 100 mm | 1257 cm² | 1,3 kW |
| 4 | 400 mm | 1600 mm | 400 × 200 mm | 2513 cm² | 2,5 kW |
| 6 | 400 mm | 2400 mm | 400 × 300 mm | 3770 cm² | 3,8 kW |
| 8 | 400 mm | 3200 mm | 400 × 400 mm | 5027 cm² | 5,0 kW |
Konfiguracje-z wieloma przejściami dla zbiornika o głębokości 600 mm
Montaż grzejnika w zbiorniku
Grzejnik musi mieścić się w dostępnej przestrzeni, nie utrudniając obrabianych przedmiotów ani przepływu. W zbiorniku o wymiarach 800 × 1200 mm grzejnik można ustawić wzdłuż jednej ściany, pozostawiając centralną przestrzeń dla regału na detale. Wieloprzepustowy grzejnik-o wymiarach 400 × 300 mm wygodnie mieści się na ścianie o grubości 1200 mm.
Kołnierz należy ustawić tak, aby grzejnik wisiał na odpowiedniej głębokości. Zbiornik o głębokości 600 mm przy poziomie cieczy 500 mm i wolnej burcie 100 mm zapewnia głębokość użytkową 400 mm. Część grzejną nagrzewnicy należy umieścić w dolnej części zbiornika 350 mm, przy czym górna część części grzejnej powinna znajdować się co najmniej 50 mm poniżej minimalnego poziomu cieczy.
Jednolitość przepływu i temperatury
Wieloprzepływowy grzejnik-w płytkim zbiorniku może powodować zacienienie przepływu, jeśli przejścia znajdują się zbyt blisko siebie. Płyn pomiędzy przejściami może stać w miejscu, ograniczając przenoszenie ciepła i tworząc gorące punkty. Odstęp pomiędzy przejściami powinien wynosić co najmniej 30–40 mm, aby zapewnić przepływ między nimi.
Jeżeli zbiornik posiada pompę obiegową, grzałkę należy ustawić tak, aby przepływ przepływał przez szczeliny pomiędzy przejściami. Jeżeli zbiornik opiera się na konwekcji naturalnej, grzejnik należy ustawić w taki sposób, aby unosząca się chmura termiczna mogła uciec bez uwięzienia pomiędzy przejściami.
| Odstęp między przejściami | Przepływ pomiędzy przejściami | Ryzyko gorącego punktu | Zalecana aplikacja |
|---|---|---|---|
| <20 mm | Słaby | Wysoki | Niezalecane |
| 20–30 mm | Umiarkowany | Umiarkowany | Tylko niska gęstość watów |
| 30–40 mm | Dobry | Niski | Większość aplikacji |
| >40 mm | Doskonały | Bardzo niski | Wysoka gęstość watowa lub lepkie płyny |
Odstęp między przejściami i jego wpływ na przepływ i ryzyko gorących punktów
Kiedy standardowy grzejnik nie pasuje do zbiornika
Zbiornik o głębokości 600 mm i mocy 4 kW przy 1,0 W/cm² wymaga grzejnika wielo-przepływowego, którego nie zapewniają standardowe linie produktów. Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE z sześcioma lub ośmioma przejściami, średnicą osłony 50 mm i odstępem między przejściami 30–40 mm rozwiązuje podstawową przyczynę ograniczeń przestrzennych. Proces specyfikacji wymaga wymiarów zbiornika, zakresu poziomu cieczy, wymaganej mocy, składu chemicznego kąpieli i warunków przepływu. W przypadku obiektów z płytkimi zbiornikami to podejście-specyficzne dla danego zastosowania zapewnia wymaganą powierzchnię w ramach dostępnej przestrzeni.
