לחנות ציפוי היה צורך בתנור טבילה PTFE חלופי למיכל ציפוי ניקל בעומק 600 מ"מ. המיכל היה ברוחב 800 מ"מ ואורך 1,200 מ"מ, עם נפח עבודה של כ-550 ליטר. המחמם הקיים היה יחידה סטנדרטית בצורת L- שבלטה לתוך נתיב היצירה ונכשלה לאחר 14 חודשים. צוות התחזוקה רצה תנור חימום מותאם אישית שיתאים לשטח הפנוי של המיכל, יפעל בצפיפות וואט נמוכה וימנע חסימה של חלקי העבודה.
התאמה אישית של מחמם טבילה PTFE לעומק מיכל מסוים דורשת איזון של ארבעה אילוצים: עומק הטבילה הזמין, שטח הפנים הנדרש לצפיפות וואט נמוכה, גיאומטריית המיכל ותנאי הזרימה במיקום המחמם.
אילוץ עומק הטבילה
מיכל בעומק 600 מ"מ אינו מספק 600 מ"מ של אורך מחמם שמיש. מפלס הנוזל חייב להיות גבוה מספיק כדי לכסות את חלקי העבודה, והמחמם חייב להישאר שקוע במלואו ברמת הנוזל המינימלית. בפועל, האורך המחומם השמיש במיכל בעומק 600 מ"מ הוא 350-450 מ"מ, תלוי בלוח החופשי ובתנודת המפלס.
מחמם ישר סטנדרטי עם אורך מחומם של 400 מ"מ מספק שטח פנים של כ-400 ס"מ בקוטר של 32 מ"מ. זה מעט מדי עבור פעולה בצפיפות-וואט- נמוכה בהספקי ציפוי טיפוסיים. שירות של 4 קילוואט ב-1.0 W/cm² דורש 4,000 cm²-פי עשרה משטח הפנים של מעבר ישר יחיד.
| עומק טנק | אורך מחומם שמיש | שטח פנים במעטפת 32 מ"מ | שטח פנים במעטפת של 50 מ"מ | אורך מחומם דרוש עבור 4,000 ס"מ רבוע |
|---|---|---|---|---|
| 400 מ"מ | 250–300 מ"מ | 250-300 ס"מ רבוע | 393–471 ס"מ רבוע | 2,000–2,667 מ"מ |
| 500 מ"מ | 300-350 מ"מ | 300-350 ס"מ רבוע | 471–550 ס"מ רבוע | 1,429–1,667 מ"מ |
| 600 מ"מ | 350–450 מ"מ | 350-450 ס"מ רבוע | 550–707 ס"מ רבוע | 889–1,143 מ"מ |
| 700 מ"מ | 450–550 מ"מ | 450-550 ס"מ רבוע | 707–864 cm² | 727–909 מ"מ |
דרישות אורך מחומם ושטח פנים לתפעול של 4 קילוואט ב-1.0 W/cm²
הפתרון הרב-פאס
הפתרון למיכל רדוד הוא דוד רב-מעבר. האלמנט המחומם מכופף לתצורה של נחש או -U המתאים לעומק הזמין תוך מתן מעברים מחוממים מרובים. מחמם ארבע-מעברים עם מעברים של 400 מ"מ מספק אורך מחומם של 1,600 מ"מ בטביעת רגל של כ-400 × 200 מ"מ.
בקוטר של מעטפת של 50 מ"מ, אורך מחומם של 1,600 מ"מ מספק כ-2,513 ס"מ משטח פנים. זה עדיין נמוך מ-4,000 ס"מ"ר הנדרשים להפעלת 4 קילוואט ב-1.0 ואט/ס"מ. יש צורך במספר גדול יותר של מעברים או קוטר נדן גדול יותר.
| מספר מעברים | אורך מעבר | אורך מחומם כולל | טביעת רגל (בערך) | שטח פנים (50 מ"מ) | הספק מקסימלי ב-1.0 W/cm² |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 400 מ"מ | 800 מ"מ | 400 × 100 מ"מ | 1,257 ס"מ רבוע | 1.3 קילוואט |
| 4 | 400 מ"מ | 1,600 מ"מ | 400 × 200 מ"מ | 2,513 ס"מ רבוע | 2.5 קילוואט |
| 6 | 400 מ"מ | 2,400 מ"מ | 400 × 300 מ"מ | 3,770 ס"מ רבוע | 3.8 קילוואט |
| 8 | 400 מ"מ | 3,200 מ"מ | 400 × 400 מ"מ | 5,027 ס"מ רבוע | 5.0 קילוואט |
תצורות ריבוי-מעבר למיכל בעומק 600 מ"מ
התקנת התנור לטנק
המחמם חייב להשתלב בחלל הפנוי מבלי להפריע לחלקי העבודה או לזרימה. במיכל בגודל 800 × 1,200 מ"מ, ניתן למקם את המחמם לאורך קיר אחד, ולהשאיר את הנפח המרכזי עבור מתלה היצירה. תנור חימום מרובה-מעברים עם טביעת רגל של 400 × 300 מ"מ מתאים בנוחות לאורך הקיר בגודל 1,200 מ"מ.
יש למקם את האוגן כך שהמחמם תלוי בעומק הנכון. מיכל בעומק 600 מ"מ עם מפלס נוזל של 500 מ"מ ולוח חופשי של 100 מ"מ מספק 400 מ"מ של עומק שמיש. יש למקם את החלק המחומם של המחמם ב-350 מ"מ התחתונים של המיכל, כאשר החלק העליון של החלק המחומם לפחות 50 מ"מ מתחת למפלס הנוזל המינימלי.
אחידות זרימה וטמפרטורה
מחמם מרובה-מעברים במיכל רדוד יכול ליצור הצללה של זרימה אם המעברים קרובים מדי זה לזה. הנוזל בין המעברים עלול להיות עומד, להפחית את העברת החום וליצור נקודות חמות. המרווח בין מעברים צריך להיות לפחות 30-40 מ"מ כדי לאפשר זרימה ביניהם.
אם למיכל יש משאבת סחרור, יש למקם את המחמם כך שהזרימה תעבור דרך הרווחים בין המעברים. אם המיכל מסתמך על הסעה טבעית, יש למקם את המחמם כך שהנוצה התרמית העולה תוכל לברוח מבלי להילכד בין המעברים.
| עברו מרווח | זרימה בין מעברים | סיכון נקודה חמה | יישום מומלץ |
|---|---|---|---|
| <20 mm | יָרוּד | גָבוֹהַ | לא מומלץ |
| 20-30 מ"מ | לְמַתֵן | לְמַתֵן | צפיפות וואט נמוכה בלבד |
| 30-40 מ"מ | טוֹב | נָמוּך | רוב היישומים |
| >40 מ"מ | מְעוּלֶה | נמוך מאוד | צפיפות וואט גבוהה או נוזלים צמיגים |
מרווח מעבר והשפעתו על זרימה וסיכון נקודות חמות
כאשר תנור חימום סטנדרטי אינו יכול להתאים למיכל
מיכל בעומק של 600 מ"מ עם צריכת חשמל של 4 קילוואט ב-1.0 ואט/ס"מ² דורש מחמם רב- מעבר שקווי מוצרים סטנדרטיים עשויים שלא להציע. תצורה מותאמת אישית של מחמם טבילה PTFE עם שישה או שמונה מעברים, קוטר מעטה של 50 מ"מ ומרווח מעבר של 30-40 מ"מ מטפל בגורם השורש של מגבלת מקום. תהליך המפרט דורש את מידות המיכל, טווח מפלס הנוזל, הספק הנדרש, כימיה של האמבט ותנאי הזרימה. עבור מתקנים עם מיכלים רדודים, הגישה הספציפית ליישום-מספקת את שטח הפנים הנדרש בתוך השטח הפנוי.
