למפעל גימור מתכת היה צורך בתנור טבילה PTFE חלופי למיכל אילגון חומצה גופרתית בעומק 700 מ"מ. רוחב המיכל היה 1,000 מ"מ ואורך 1,600 מ"מ, עם נפח עבודה של כ-1,050 ליטר. המחמם הקיים היה יחידה ישרה סטנדרטית שבלטה לתוך נתיב היצירה ונכשלה לאחר 13 חודשים. צוות התחזוקה היה זקוק לתנור חימום שיתאים למיכל העמוק יותר, ישמור על טבילה מלאה ויספק את ההספק הנדרש בצפיפות וואט בטוחה.
מיכל בעומק 700 מ"מ מספק אורך מחמם שמיש יותר ממיכל רדוד, אך עדיין יש להתאים את המחמם לשטח הפנוי ולשמור על טבילה בטוחה ברמת הנוזל המינימלית.
אילוץ עומק הטבילה
מיכל בעומק 700 מ"מ אינו מספק 700 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 700 מ"מ הוא 450–550 מ"מ, תלוי בלוח החופשי ובתנודת המפלס.
מחמם ישר עם אורך מחומם של 500 מ"מ מספק 500 מ"מ של אורך מחומם. עבור חובה של 5 קילוואט ב-1.0 ואט/ס"מ, שטח הפנים הנדרש הוא 5,000 ס"מ. בקוטר של מעטפת של 32 מ"מ, שטח הפנים הוא בערך 100 ס"מ לכל 100 מ"מ של אורך. אורך מחומם של 500 מ"מ מספק רק 500 ס"מ- הרבה פחות מהדרישה. יש צורך בקוטר נדן גדול יותר או בתצורת ריבוי-מעברים.
| עומק טנק | אורך מחומם שמיש | שטח פנים במעטפת 32 מ"מ | שטח פנים במעטפת 50 מ"מ | אורך מחומם דרוש עבור 5,000 ס"מ רבוע |
|---|---|---|---|---|
| 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 | 1,111–1,429 מ"מ |
| 700 מ"מ | 450–550 מ"מ | 450-550 ס"מ רבוע | 707–864 cm² | 909–1,111 מ"מ |
| 800 מ"מ | 550–650 מ"מ | 550-650 ס"מ רבוע | 864–1,021 ס"מ² | 769–909 מ"מ |
דרישות אורך מחומם ושטח פנים לתפעול של 5 קילוואט ב-1.0 W/cm²
פתרון המחמם בצורת L-או-U
תנור טבילה מסוג PTFE בצורת -L או -U מכופף את האלמנט המחומם כדי להתאים יותר שטח פנים למיכל עמוק. תנור חימום טיפוסי בצורת -L עם חתך אנכי של 500 מ"מ וחתך אופקי של 600 מ"מ מספק 1,100 מ"מ של אורך מחומם-יותר מפי שניים מאורך מחמם ישר באותו עומק מיכל.
בקוטר של מעטפת של 50 מ"מ, אורך מחומם של 1,100 מ"מ מספק כ-1,728 ס"מ משטח פנים. זה עדיין נמוך מ-5,000 ס"מ"ר הנדרשים לשירות של 5 קילוואט ב-1.0 ואט/ס"מ. דרושה תצורת ריבוי-מעברים.
| תצורת מחמם | אורך מחומם | שטח פנים 32 מ"מ | שטח פנים ב-50 מ"מ | מתאים למיכל 700 מ"מ |
|---|---|---|---|---|
| ישר, 500 מ"מ | 500 מ"מ | 500 ס"מ רבוע | 785 ס"מ רבוע | כן, אבל לא מספיק שטח |
| בצורת L-, 500 + 600 מ"מ | 1,100 מ"מ | 1,100 ס"מ רבוע | 1,728 ס"מ רבוע | כֵּן |
| בצורת U-, 500 + 400 + 500 מ"מ | 1,400 מ"מ | 1,400 ס"מ רבוע | 2,199 ס"מ רבוע | כֵּן |
| מעבר רב-, 4 × 500 מ"מ | 2,000 מ"מ | 2,000 ס"מ רבוע | 3,142 ס"מ רבוע | כֵּן |
| רב-מעבר, 7 × 500 מ"מ | 3,500 מ"מ | 3,500 ס"מ רבוע | 5,498 ס"מ רבוע | התאמה הדוקה |
תצורות מחמם למיכל בעומק 700 מ"מ
התקנת המחמם למיכל
המחמם חייב להשתלב בחלל הפנוי מבלי להפריע לחלקי העבודה או לזרימה. במיכל בגודל 1,000 × 1,600 מ"מ, ניתן למקם את המחמם לאורך קיר אחד, ולהשאיר את הנפח המרכזי עבור מתלה העבודה. מחמם רב-מעברים עם חתך אנכי של 500 מ"מ וחתך אופקי של 600 מ"מ מתאים לאורך הקיר של 1,600 מ"מ.
יש למקם את המחמם כך שהחלק המחומם יהיה שקוע במלואו ברמת הנוזל המינימלית. מיכל בעומק 700 מ"מ עם מפלס נוזל של 600 מ"מ ולוח חופשי של 100 מ"מ מספק 500 מ"מ של עומק שמיש. יש למקם את החלק המחומם של המחמם ב-450 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 עמוק 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 שהנונה התרמית העולה תוכל לברוח מבלי להילכד.
| 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 700 מ"מ עם צריכת חשמל של 5 קילוואט ב-1.0 ואט/ס"מ מצריך תנור חימום מרובה- מעברים שקווי מוצרים סטנדרטיים עשויים שלא להציע. תצורת מחמם טבילה מותאם אישית של PTFE עם עיצוב מרובה-מעברים, קוטר מעטה של 50 מ"מ ומרווח מעבר של 30-40 מ"מ מטפל בגורם השורש של מגבלת מקום. תהליך המפרט דורש את מימדי המיכל, טווח מפלס הנוזל, הספק הנדרש, כימיית האמבט ותנאי הזרימה. עבור מתקנים עם מיכלים עמוקים, הגישה הספציפית ליישום-מספקת את שטח הפנים הנדרש בתוך השטח הפנוי.
