Zakład wykańczania metali potrzebował zamiennej grzałki zanurzeniowej z PTFE do zbiornika do anodowania kwasem siarkowym o głębokości 700 mm. Zbiornik miał szerokość 1000 mm i długość 1600 mm, a pojemność robocza wynosiła około 1050 litrów. Istniejąca nagrzewnica była standardową prostą jednostką, która wystawała poza ścieżkę obrabianego przedmiotu i uległa awarii po 13 miesiącach. Zespół konserwacyjny potrzebował grzejnika, który pasowałby do głębszego zbiornika, utrzymywał pełne zanurzenie i zapewniał wymaganą moc przy bezpiecznej gęstości watów.
Zbiornik o głębokości 700 mm zapewnia większą użyteczną długość grzejnika niż zbiornik płytki, ale grzejnik musi być tak dobrany, aby pasował do dostępnej przestrzeni i zapewniał bezpieczne zanurzenie przy minimalnym poziomie cieczy.
Ograniczenie głębokości zanurzenia
Zbiornik o głębokości 700 mm nie zapewnia 700 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 ogrzewana w zbiorniku o głębokości 700 mm wynosi 450–550 mm, w zależności od wolnej burty i wahań poziomu.
Prosty grzejnik o ogrzewanej długości 500 mm zapewnia 500 mm ogrzewanej długości. Dla obciążenia 5 kW i 1,0 W/cm² wymagana powierzchnia wynosi 5000 cm². Przy średnicy osłony 32 mm pole powierzchni wynosi około 100 cm² na 100 mm długości. Ogrzewana długość 500 mm zapewnia jedynie 500 cm²-znacznie mniej niż wymagana. Wymagana jest większa średnica osłony lub konfiguracja-z wieloma przejściami.
| Głębokość zbiornika | Użyteczna długość podgrzewana | Powierzchnia przy osłonie 32 mm | Powierzchnia przy osłonie 50 mm | Długość podgrzewana potrzebna na 5000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 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 | 1111–1429 mm |
| 700 mm | 450–550 mm | 450–550 cm² | 707–864 cm² | 909–1111 mm |
| 800 mm | 550–650 mm | 550–650 cm² | 864–1021 cm² | 769–909 mm |
Wymagania dotyczące długości i powierzchni ogrzewanej przy obciążeniu 5 kW przy 1,0 W/cm²
Rozwiązanie grzewcze w kształcie litery L-lub-U
Grzałka zanurzeniowa z PTFE w kształcie litery L-lub U-zagina nagrzewany element, aby dopasować go do większej powierzchni głębokiego zbiornika. Typowy grzejnik w kształcie litery L-o przekroju pionowym 500 mm i przekroju poziomym 600 mm zapewnia 1100 mm ogrzewanej długości-więcej niż dwukrotnie większa długość prostego grzejnika na tej samej głębokości zbiornika.
Przy średnicy osłony 50 mm, 1100 mm nagrzanej długości zapewnia około 1728 cm² powierzchni. To wciąż za mało w stosunku do 5000 cm² wymaganych przy obciążeniu 5 kW przy 1,0 W/cm². Wymagana jest-konfiguracja wieloprzebiegowa.
| Konfiguracja grzejnika | Długość podgrzewana | Powierzchnia przy 32 mm | Powierzchnia przy 50 mm | Pasuje do zbiornika 700 mm |
|---|---|---|---|---|
| Proste, 500 mm | 500 mm | 500 cm² | 785 cm² | Tak, ale niewystarczająca powierzchnia |
| Kształt L-, 500 + 600 mm | 1100 mm | 1100 cm² | 1728 cm² | Tak |
| W kształcie litery U-, 500 + 400 + 500 mm | 1400 mm | 1400 cm² | 2199 cm² | Tak |
| Wieloprzebieg-, 4 × 500 mm | 2000 mm | 2000 cm² | 3142 cm² | Tak |
| Wieloprzebieg-, 7 × 500 mm | 3500 mm | 3500 cm² | 5498 cm² | Obcisłe dopasowanie |
Konfiguracje podgrzewacza dla zbiornika o głębokości 700 mm
Montaż grzejnika w zbiorniku
Grzejnik musi mieścić się w dostępnej przestrzeni, nie utrudniając obrabianych przedmiotów ani przepływu. W zbiorniku o wymiarach 1000 × 1600 mm grzejnik można ustawić wzdłuż jednej ściany, pozostawiając centralną przestrzeń dla regału na detale. Wieloprzepływowy grzejnik-o przekroju pionowym 500 mm i przekroju poziomym 600 mm mieści się wzdłuż ściany o grubości 1600 mm.
Grzejnik należy ustawić tak, aby podgrzewana część była całkowicie zanurzona przy minimalnym poziomie cieczy. Zbiornik o głębokości 700 mm przy poziomie cieczy 600 mm i wolnej burcie 100 mm zapewnia głębokość użytkową 500 mm. Część grzejną grzejnika należy umieścić w dolnej części zbiornika o długości 450 mm, przy czym górna część części grzejnej powinna znajdować się co najmniej 50 mm poniżej minimalnego poziomu cieczy.
Jednolitość przepływu i temperatury
Wieloprzepływowy grzejnik umieszczony w głębokim 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. Jeśli zbiornik opiera się na konwekcji naturalnej, grzejnik należy ustawić w taki sposób, aby unosząca się smuga ciepła mogła uciec bez uwięzienia.
| 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 700 mm i mocy 5 kW przy 1,0 W/cm² wymaga grzejnika wieloprzepływowego-, którego nie zapewniają standardowe linie produktów. Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE z konstrukcją wielo-przejściową, średnicą osłony 50 mm i odstępem pomiędzy 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 wyposażonych w głębokie zbiorniki to-podejście specyficzne dla danego zastosowania zapewnia wymaganą powierzchnię w ramach dostępnej przestrzeni.
