โรงงานเคมีแห่งหนึ่งสั่งซื้อเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE สองตัวสำหรับถังที่เหมือนกัน อันหนึ่งมีปลอก PTFE 1.5 มม. อีกอันมีปลอกขนาด 2.5 มม. ทั้งสองได้รับการจัดอันดับสำหรับวัตต์และแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน หลังจากผ่านไปสิบแปดเดือน เครื่องทำความร้อนแบบมีเปลือกบาง-ยังคงทำงานได้ดี เครื่องทำความร้อนแบบมีเปลือกหนา-ไม่ทำงาน-ไม่ได้เกิดจากการซึมผ่าน แต่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปเฉพาะจุด เปลือกที่หนาขึ้นได้เพิ่มความต้านทานความร้อนเพียงพอที่จะดันอุณหภูมิพื้นผิวให้อยู่ในช่วงการย่อยสลาย

ความหนาของเปลือกเป็นหนึ่งในการตัดสินใจที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดในข้อมูลจำเพาะของเครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE และเป็นหนึ่งในการตัดสินใจที่เข้าใจน้อยที่สุด ปลอกที่หนาขึ้นช่วยให้เส้นทางการซึมผ่านยาวนานขึ้นและมีความทนทานทางกลดีขึ้น แต่ยังเพิ่มความต้านทานความร้อน ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นของวัตต์ที่กำหนด ความหนาแน่นของวัตต์ที่ปลอดภัยนั้นขึ้นอยู่กับความหนาของฝัก

ความต้านทานความร้อนของปลอก PTFE

ความร้อนจะต้องผ่านเปลือก PTFE ก่อนที่จะไปถึงของเหลวในกระบวนการ ความต้านทานความร้อนของปลอกเป็นสัดส่วนกับความหนาและแปรผกผันกับค่าการนำความร้อน สำหรับ PTFE ที่ 0.25 วัตต์/เมตร·K ปลอกขนาด 1.5 มม. จะทำให้อุณหภูมิลดลงประมาณ 6 องศาที่ 1.0 วัตต์/ซม.² ปลอก 2.5 มม. เพิ่มประมาณ 10 องศา ฝักขนาด 3.5 มม. เพิ่มประมาณ 14 องศา

อุณหภูมิที่ลดลงเหล่านี้จะเพิ่มการไหลเวียนที่ลดลงที่พื้นผิวและหยดภายในที่ไหลผ่านฟิลเลอร์และปลอกโลหะ ช่องว่างระหว่างพื้นผิวทั้งหมด-ถึง-จะกำหนดอุณหภูมิการทำงานที่แท้จริงของโพลีเมอร์

ความต้านทานความร้อนและเส้นทางการซึมผ่านสำหรับความหนาของเปลือก PTFE ทั่วไป

เหตุใดความหนาแน่นของวัตต์ที่ปลอดภัยจึงลดลงเมื่อความหนาของฝักเพิ่มขึ้น

ความหนาแน่นของวัตต์ที่ปลอดภัยคือความหนาแน่นของวัตต์ที่ช่วยรักษาอุณหภูมิพื้นผิวให้อยู่ในช่วงที่ปลอดภัยสำหรับโพลีเมอร์ เมื่อความหนาของเปลือกเพิ่มขึ้น ความต้านทานความร้อนจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นอุณหภูมิพื้นผิวจึงเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นของวัตต์ที่กำหนด เพื่อรักษาอุณหภูมิพื้นผิวให้อยู่ในช่วงที่ปลอดภัย ความหนาแน่นของวัตต์จะต้องลดลง

สำหรับฝักขนาด 1.5 มม. ในอ่างน้ำที่อุณหภูมิ 60 องศา ความหนาแน่นของวัตต์ 1.4 วัตต์/ซม.² อาจรักษาอุณหภูมิพื้นผิวให้ต่ำกว่า 100 องศา สำหรับฝักขนาด 2.5 มม. ในอ่างเดียวกัน ความหนาแน่นของวัตต์ที่ปลอดภัยจะลดลงเหลือ 1.0–1.2 วัตต์/ซม.² เปลือกที่หนากว่านั้นต้องการความหนาแน่นของวัตต์ที่ต่ำกว่าเพื่อให้ได้อุณหภูมิพื้นผิวที่เท่ากัน

ความหนาแน่นวัตต์สูงสุดสำหรับความหนาของเปลือกและขีดจำกัดอุณหภูมิพื้นผิวที่แตกต่างกัน

การแลกเปลี่ยน-ระหว่างความทนทานและการถ่ายเทความร้อน

ปลอกที่หนาขึ้นทำให้มีความทนทานเชิงกลดีขึ้นและมีเส้นทางการซึมผ่านที่ยาวขึ้น แต่ยังต้องการความหนาแน่นของวัตต์ที่ต่ำกว่า ซึ่งหมายความว่ามีพื้นที่ผิวมากขึ้นสำหรับวัตต์เท่าเดิม เครื่องทำความร้อนมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีราคาแพงขึ้น

ความหนาของเปลือกที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับการใช้งาน สำหรับการบริการที่ไม่รุนแรง ปลอกบาง (1.0–1.5 มม.) ให้ความทนทานเพียงพอและให้ความหนาแน่นของวัตต์สูงขึ้น สำหรับการบริการที่ดุดัน ปลอกที่หนากว่า (2.0–3.0 มม.) ให้ความทนทานต่อสารเคมีได้ดีกว่า แต่ต้องใช้ความหนาแน่นของวัตต์ต่ำกว่าและเครื่องทำความร้อนที่ใหญ่กว่า

คำแนะนำความหนาของเปลือกและความหนาแน่นของวัตต์ตามเงื่อนไขการบริการ

การจับคู่ความหนาของเปลือกกับความหนาแน่นของวัตต์

ต้องเลือกความหนาของเปลือกและความหนาแน่นของวัตต์ร่วมกัน เปลือกหนาที่มีความหนาแน่นของวัตต์สูงทำให้เกิดอุณหภูมิพื้นผิวสูงจนไม่อาจยอมรับได้ เปลือกบางที่มีความหนาแน่นของวัตต์ต่ำมีประสิทธิภาพเชิงความร้อน แต่อาจไม่สามารถต้านทานการซึมผ่านที่เพียงพอในเคมีเชิงรุก

วิธีปฏิบัติคือเลือกความหนาของเปลือกก่อน โดยขึ้นอยู่กับเคมีและอุณหภูมิ จากนั้นเลือกความหนาแน่นของวัตต์ที่จะรักษาอุณหภูมิพื้นผิวให้อยู่ในช่วงที่ปลอดภัยสำหรับความหนานั้น ปลอก 2.5 มม. ที่ 1.0 วัตต์/ซม.² อาจทำงานที่อุณหภูมิพื้นผิวเดียวกันกับปลอก 1.5 มม. ที่ 1.4 วัตต์/ซม.² แต่ปลอกที่หนากว่าให้ความต้านทานการซึมผ่านที่ดีกว่าและความทนทานทางกล

เมื่อความหนามาตรฐานยังไม่เพียงพอ

การใช้งานบางประเภทจำเป็นต้องมีความหนาของเปลือกหรือความหนาแน่นของวัตต์ที่เครื่องทำความร้อนมาตรฐานไม่มีให้ ถังที่มีสารเคมีที่มีฤทธิ์รุนแรงสูงที่อุณหภูมิสูงอาจต้องใช้ปลอกขนาด 3.0 มม. ที่ 0.8 วัตต์/ซม.²- ซึ่งต้องใช้พื้นที่ผิวขนาดใหญ่และการกำหนดค่าแบบกำหนดเอง

การกำหนดค่าเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE แบบกำหนดเองช่วยให้สามารถปรับความหนาของปลอกและความหนาแน่นของวัตต์ให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะได้ กระบวนการกำหนดคุณสมบัติต้องใช้เคมีของอ่าง อุณหภูมิในการทำงาน ปัจจัยเสี่ยงทางกล และกำลังไฟที่ต้องการ สำหรับโรงงานที่มีความต้องการใช้งานสูง วิธีการนี้จะรักษาสมดุลระหว่างความทนทานและการถ่ายเทความร้อนได้แม่นยำกว่าการเลือกผลิตภัณฑ์มาตรฐาน

22

เครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE ขนาดใดที่เหมาะกับถังล้างลึก 400 มม.

ร้านขาย PCB ต้องการเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE สำหรับถังล้างลึก 400 มม. ถังมีความกว้าง 900 มม. และยาว 1,500 มม. โดยมีปริมาตรการใช้งานประมาณ 480 ลิตร เครื่องทำความร้อนที่มีอยู่เป็นหน่วยตรงมาตรฐานที่ยื่นออกมาเหนือเส้นของเหลวและใช้งานไม่ได้หลังจากผ่านไป 11 เดือน ทีมบำรุงรักษาต้องการเครื่องทำความร้อนที่สามารถพอดีกับถังน้ำตื้น รักษาระดับการแช่ไว้ได้เต็มที่ และจ่ายกำลังไฟตามที่ต้องการที่ความหนาแน่นของวัตต์ที่ปลอดภัย

ถังน้ำตื้นถือเป็นความท้าทายในการออกแบบเฉพาะสำหรับเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE ความสูงของเครื่องทำความร้อนที่ใช้งานได้นั้นมีจำกัด ดังนั้นเครื่องทำความร้อนต้องใช้การกำหนดค่ารูปตัว L- หรือรูปตัว U- เพื่อให้มีพื้นที่ผิวเพียงพอที่ความหนาแน่นของวัตต์ต่ำ

ข้อจำกัดความลึกของการแช่

ถังลึก 400 มม. ไม่ได้ให้ความสูงของเครื่องทำความร้อนที่ใช้งานได้ 400 มม. ระดับของเหลวจะต้องสูงพอที่จะครอบคลุมชิ้นงาน และเครื่องทำความร้อนจะต้องจมอยู่ใต้น้ำจนสุดที่ระดับของเหลวขั้นต่ำ ในทางปฏิบัติ ความยาวที่ให้ความร้อนที่ใช้งานได้ในถังลึก 400 มม. คือ 200–280 มม. ขึ้นอยู่กับฟรีบอร์ดและความผันผวนของระดับ

เครื่องทำความร้อนแบบตรงที่มีความยาวทำความร้อน 250 มม. ให้ความยาวทำความร้อนได้ 250 มม. สำหรับหน้าที่ 4 kW ที่ 1.0 วัตต์/ซม.² พื้นที่ผิวที่ต้องการคือ 4,000 ซม.² ที่เส้นผ่านศูนย์กลางปลอก 32 มม. พื้นที่ผิวจะอยู่ที่ประมาณ 100 ตร.ซม. ต่อความยาว 100 มม. ความยาวที่ให้ความร้อน 250 มม. ทำให้มีความร้อนน้อยกว่าข้อกำหนดเพียง 250 ซม.²-

ข้อกำหนดด้านความยาวและพื้นที่ผิวที่ให้ความร้อนสำหรับงานขนาด 4 kW ที่ 1.0 วัตต์/ซม.²

โซลูชันเครื่องทำความร้อนรูปตัว L หรือ- รูปตัว U

เครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE รูปตัว L- หรือ- จะโค้งงอองค์ประกอบความร้อนเพื่อให้พอดีกับพื้นที่ผิวมากขึ้นในถังน้ำตื้น เครื่องทำความร้อนรูปตัว L ทั่วไปที่มีส่วนแนวตั้ง 250 มม. และส่วนแนวนอน 750 มม. ให้ความยาวการให้ความร้อน 1,000 มม. -เป็นสี่เท่าของความยาวของเครื่องทำความร้อนแบบตรงที่ความลึกถังเดียวกัน

ที่เส้นผ่านศูนย์กลางปลอก 32 มม. ความยาวที่ให้ความร้อน 1,000 มม. ให้พื้นที่ผิวประมาณ 1,000 ตร.ซม. ซึ่งยังน้อยกว่า 4,000 ตร.ซม. ที่จำเป็นสำหรับหน้าที่ 4 kW ที่ 1.0 วัตต์/ซม.² จำเป็นต้องมีโครงปลอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้นหรือ-การกำหนดค่าแบบหลายรอบ

รูปแบบเครื่องทำความร้อนสำหรับถังลึก 400 มม

การติดตั้งเครื่องทำความร้อนลงในถัง

เครื่องทำความร้อนจะต้องพอดีกับพื้นที่ว่างโดยไม่กีดขวางชิ้นงานหรือการไหล ในถังขนาด 900 × 1,500 มม. สามารถวางเครื่องทำความร้อนไว้ตามผนังด้านหนึ่ง โดยเหลือปริมาตรตรงกลางสำหรับชั้นวางชิ้นงาน เครื่องทำความร้อนรูปตัว L- ที่มีส่วนแนวตั้ง 250 มม. และส่วนแนวนอน 750 มม. พอดีกับผนัง 1,500 มม.

ต้องวางเครื่องทำความร้อนเพื่อให้ส่วนที่ให้ความร้อนจมอยู่ใต้น้ำจนสุดที่ระดับของเหลวขั้นต่ำ ถังลึก 400 มม. พร้อมระดับของเหลว 320 มม. และฟรีบอร์ด 80 มม. ให้ความลึกที่ใช้งานได้ 240 มม. ส่วนทำความร้อนของเครื่องทำความร้อนควรอยู่ในตำแหน่งด้านล่าง 200 มม. ของถัง โดยด้านบนของส่วนทำความร้อนต่ำกว่าระดับของเหลวขั้นต่ำอย่างน้อย 40 มม.

ความสม่ำเสมอของการไหลและอุณหภูมิ

เครื่องทำความร้อนแบบ-รูปตัว L หรือหลาย-ในถังน้ำตื้นสามารถสร้างเงาของการไหลได้หากทางผ่านอยู่ใกล้กันเกินไป ของเหลวระหว่างท่ออาจนิ่ง ลดการถ่ายเทความร้อนและสร้างจุดร้อน ระยะห่างระหว่างบัตรผ่านควรมีอย่างน้อย 30–40 มม. เพื่อให้มีการไหลระหว่างบัตรเหล่านั้น

หากถังมีปั๊มหมุนเวียน ควรวางตำแหน่งเครื่องทำความร้อนเพื่อให้กระแสไหลผ่านช่องว่างระหว่างทางผ่าน หากถังอาศัยการพาความร้อนตามธรรมชาติ ควรวางเครื่องทำความร้อนไว้ในตำแหน่งเพื่อให้กลุ่มความร้อนที่เพิ่มขึ้นสามารถหลบหนีออกไปได้โดยไม่ติดอยู่

ระยะห่างผ่านและผลกระทบต่อความเสี่ยงการไหลและจุดร้อน

เมื่อเครื่องทำความร้อนมาตรฐานไม่สามารถติดตั้งถังได้

ถังลึก 400 มม. หน้าที่ 4 kW ที่ 1.0 วัตต์/ซม.² ต้องใช้เครื่องทำความร้อนแบบหลาย- ซึ่งสายผลิตภัณฑ์มาตรฐานอาจไม่มีจำหน่าย การกำหนดค่าเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE แบบกำหนดเองที่มีการออกแบบรูปทรง L- หรือหลาย- ผ่าน ปลอกเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. และระยะห่างของผ่าน 30–40 มม. แก้ปัญหาต้นตอของพื้นที่จำกัด กระบวนการกำหนดคุณสมบัติต้องใช้ขนาดถัง ช่วงระดับของเหลว วัตต์ที่ต้องการ เคมีของอ่าง และสภาวะการไหล สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีถังน้ำตื้น การประยุกต์ใช้-แนวทางเฉพาะนี้จะช่วยให้ได้พื้นที่ผิวที่ต้องการภายในพื้นที่ที่มีอยู่