גוף חימום כפול-מפותל-שני מעגלי התנגדות בלתי תלויים המפותלים במקביל לאורך אותו אורך מחמם-יכול לספק 50% כוח לאחר כשל במעגל אחד. עם זאת, אם זה מתרחש ללא נקודות חמות מקומיות תלוי לחלוטין בדפוס המתפתל. אם שני המעגלים שזורים זה בזה באופן אחיד (סיבובים מתחלפים), כשל במעגל בודד משאיר כל סיבוב אחר פעיל, ויוצר תבנית קרה חמה-ת תקופתית: טמפרטורת פני השטח של PFA משתנה ב-±15-30 מעלות לאורך, עם נקודות חמות בפניות פעילות ונקודות קרות בפניות כושלות. חימום לא אחיד זה גורם ללחץ תרמי ולהשקעת אבנית מקומית. אם שני המעגלים מפותלים כאזורים נפרדים (מעגל A בחצי התחתון, מעגל B בחצי העליון), כשל במעגל אחד מותיר חצי מהמחמם קר{11}}לא מקובל לטמפרטורה אחידה. העיצוב האופטימלי לאחידות מצבי כשל- הוא מחמם פצע כפול- כאשר שני המעגלים מפוזרים באופן אחיד אך עם יתירות בחיבור: כל מעגל מפעיל חצי מהסיבובים, אך הסיבובים מוצמדים כך שהסיבובים הפעילים והלא פעילים סמוכים, לא מתחלפים. גם אז, נותרה וריאציה של 5-10 מעלות. עבור יישומים קריטיים הדורשים יתירות אמיתית ללא נקודות חמות, השתמש בשני מחממי מעגל בודדים- נפרדים (ראה מאמר מס' 36). כפול-פצע הוא פשרה.
חלוקת טמפרטורה לאחר כשל במעגל אחד
| דפוס מתפתל | הפצת סיבובים | וריאציה לאחר כשל במעגל אחד | Hot Spot ΔT לעומת לפני כישלון | מקובל לתהליך? |
|---|---|---|---|---|
| לסירוגין (A,B,A,B...) | שזורים, 50% כל אחד | ±15-30 מעלות לאורך | +20–40 מעלות בפניות פעילות | שולי (סיכון בקנה מידה) |
| מזווג (AA,BB,AA,BB...) | שני סיבובים פעילים יחד, ואז שניים לא פעילים | ±10-20 מעלות | +10–25 מעלות | מקובל עבור רגישות נמוכה |
| אזור (תחתון A, למעלה B) | א' בחצי התחתון, ב' בחלק העליון | 0 מעלות בחצי נכשל, רגיל באחר | לא רלוונטי (אזור קר) | לא מקובל |
| מופץ עם אקולייזר תרמי (שרוול נחושת) | שרוול מתחלף + נחושת | ±5-10 מעלות | +5–15 מעלות | טוֹב |
| שני גופי חימום נפרדים | יחידות עצמאיות | 0 מעלות (מחמם אחד כבוי) | 0 מעלות (מחמם אחר מפצה) | הטוב ביותר (ראה מאמר מס' 85) |
הדמיה תרמית של מחמם פצעים כפול- שנכשל
תנור חימום כפול- של 6 קילוואט (סיבובים מתחלפים, כל מעגל 3 קילוואט) הפועל ב-3 קילוואט לאחר כשל אחד במעגל מציג:
פניות אקטיביות: טמפרטורת פני השטח 120 מעלות (במים של 80 מעלות)
פניות לא פעילות: טמפרטורת פני השטח 85 מעלות (זהה לנוזל)
מחזוריות: 5-10 מ"מ בין פסים חמים לקרים
הרצועות החמות ברוחב 3-4 מ"מ בלבד.
במים-היוצרים אבנית, הרצועות החמות הופכות לבנות, בעוד שרצועות קרות נשארות נקיות. הסולם מאיץ את התחממות היתר המקומית, מה שגורם לכשלים הפעילים מוקדם יותר. בפועל, תנור חימום הפועל עם כשל במעגל אחד מחזיק מעמד לעתים רחוקות יותר מכמה חודשים לפני שהמעגל הנותר נכשל עקב התחממות יתר מקומית.
חלוקת כוח ועומס על המעגל הנותר
כאשר מעגל אחד נכשל (מעגל פתוח), המעגל הנותר חייב לשאת את מלוא המתח (אם חווט במקביל). ההספק שלו הוא P=V²/R. אם לשני המעגלים יש התנגדות שווה R, הספק כולל לפני כשל=2 × V²/R=2P_circuit. לאחר כשל, הספק=V²/R=P_circuit=50% מהסך הכולל המקורי. זה נכון. עם זאת, המעגל הנותר פועל כעת באותה צפיפות וואט כמו קודם (אותו מתח, אותה התנגדות, אותו חום לכל סיבוב), אך עם חצי יותר סיבובים אקטיביים. הסיבובים הפעילים אינם רואים שינוי בייצור החום. אבל החום שהיה הולך לפניות הכושלות עכשיו חייב להתפזר על ידי הפניות האקטיביות? לא - הסיבובים הכושלים פשוט כבויים. הסיבובים הפעילים מייצרים את אותו חום כמו קודם, אבל אין חום מהסיבובים הכושלים. תפוקת החום הכוללת מצטמצמת בחצי. הסיבובים הפעילים אינם מתחממים יתר על המידה באופן מקומי מעודף כוח. עם זאת, הטמפרטורה של הסיבובים הפעילים עשויה לעלות מעט מכיוון שהסיבובים הקרים הסמוכים לא תורמים עוד לחימום הנוזל שביניהם. שטף החום מהסיבובים הפעילים מתפשט לרוחב, אך עם פחות חום מהשכנים, טמפרטורת הסיבוב הפעיל עולה ב-5-15 מעלות. זה המקום החם המקומי.
הערכה מעשית לתהליך שלך
| דרישת תהליך | שינוי טמפרטורה מקובל לאחר תקלה | פצע כפול- מתאים? | פתרון טוב יותר |
|---|---|---|---|
| תואר ±1 (מוליכים למחצה, תרופות) | לֹא | לֹא | שני גופי חימום נפרדים + חילוף |
| ±3 מעלות (כימיקל דיוק) | לֹא | לֹא | שני גופי חימום נפרדים |
| ±5 מעלות (תעשייתי כללי) | שׁוּלִי | אולי (עם שרוול נחושת) | שני גופי חימום נפרדים |
| ±10 מעלות (ציפוי, כביסה) | כֵּן | כן (לסירוגין, עם שרוול) | קָבִיל |
| אין בקרת טמפרטורה (מחזור עבודה בלבד) | כֵּן | כן (כל דפוס) | קָבִיל |
דוגמה לשדה
קו ציפוי השתמש במחממי PFA כפולים-(סיבובים מתחלפים) כדי לספק יתירות של 50% כוח. כאשר מעגל אחד נכשל, המחמם המשיך לפעול בהספק של 50%. עם זאת, הרצועות החמות (15 מעלות מעל הממוצע) גרמו לטבעות אבנית לבנות בפניות הפעילות. טבעות האבנית החמירו את העברת החום, והמעגל הנותר נכשל לאחר 3 חודשים. המפעל עבר לשני תנורי חימום נפרדים של 3 קילוואט במקום אחד 6 קילוואט כפול{11}}. לאחר כשל אחד מחמם, טמפרטורת האמבט ירדה ל-85 מעלות מ-90 מעלות, אך איכות הציפוי נותרה מקובלת. תנור החימום שנכשל הוחלף במהלך תחזוקה מתוכננת. לא התרחשה פסי טמפרטורה. המפעל הגיע למסקנה ששני מחממים נפרדים סיפקו יתירות אמיתית ללא נקודות חמות.
מסקנה: פצע כפול- מספק 50% כוח אבל יוצר נקודות חמות
מחמם PFA כפול-עם שני מעגלים מקבילים יכול לספק כוח של 50% לאחר כשל במעגל אחד. עם זאת, הסיבובים הפעילים הנותרים יוצרים רצועות חמות תקופתיות (±15-30 מעלות וריאציה), אלא אם מוסיפים אקולייזר תרמי (שרוול נחושת). טמפרטורה לא אחידה זו גורמת לקנה מידה מקומי, מתח תרמי ובסופו של דבר כשל במעגל הנותר. עבור תהליכים הסובלים משינויים של ±10 מעלות, פצע כפול- עשוי להיות מקובל. לבקרת טמפרטורה מדויקת, השתמש בשני מחממי מעגל בודדים{10}} נפרדים. כפול-פצע הוא פשרה-חוסכת מקום, לא פתרון יתירות אמיתי. אם זמן הפעולה הוא קריטי, הקדישו את השטח הנוסף על שני תנורי חימום. התהליך שלך יהיה אחיד יותר, והתחזוקה שלך תהיה פשוטה יותר. להקות לוהטות אינן מזיקות. הם מתקדמים, הם נסדקים, הם נכשלים. הימנע מהם עם תנורי חימום נפרדים.
