रुक-रुक कर पंप संचालन के कारण पीटीएफई इमर्शन हीटर पर थर्मल शॉक क्रैकिंग कैसे होती है?

केवल सात महीने की सेवा के बाद एक रासायनिक संयंत्र ने निकल चढ़ाना टैंक में एक पीटीएफई विसर्जन हीटर खो दिया। म्यान ने निचले गर्म खंड के साथ बारीक, एक दूसरे को काटती हुई दरारों का एक पैटर्न दिखाया। दरारें किनारों या तरल रेखा पर केंद्रित नहीं थीं। उन्हें उस क्षेत्र में वितरित किया गया जो टैंक के रीसर्क्युलेशन इनलेट का सामना करता था। ऊर्जा बचाने के लिए संयंत्र के परिसंचरण पंप को हर पंद्रह मिनट में चालू और बंद करने के लिए प्रोग्राम किया गया था। प्रत्येक पंप चक्र ने हीटर की सतह पर एक थर्मल झटका लगाया।

थर्मल शॉक क्रैकिंग तब होती है जब पीटीएफई विसर्जन हीटर की सतह तेजी से तापमान परिवर्तन का अनुभव करती है जो परिणामी तनाव को समायोजित करने के लिए बहुलक की क्षमता से अधिक हो जाती है। दरारें इसलिए बनती हैं क्योंकि सतह अंतर्निहित सामग्री की तुलना में तेजी से फैलती या सिकुड़ती है। समय के साथ, चक्रीय तनाव थकान का कारण बनता है।

पंप साइकलिंग कैसे थर्मल शॉक पैदा करती है

जब परिसंचरण पंप चल रहा होता है, तो हीटर की सतह पर द्रव का वेग अधिक होता है। सीमा परत पतली है, और गर्मी हस्तांतरण कुशल है। म्यान की सतह का तापमान थोक द्रव के 10-15 डिग्री के भीतर रहता है।

जब पंप बंद हो जाता है, तो हीटर की सतह पर द्रव का वेग लगभग शून्य हो जाता है। सीमा परत मोटी हो जाती है, और गर्मी हस्तांतरण दक्षता नष्ट हो जाती है। आवरण की सतह का तापमान बढ़ जाता है, कभी-कभी मिनटों के भीतर 20-30 डिग्री तक। PTFE का तापीय विस्तार बढ़ जाता है।

जब पंप पुनः आरंभ होता है, तो उच्च-वेग प्रवाह तेजी से सतह को ठंडा कर देता है। पीटीएफई अनुबंध करता है। अंतर्निहित धातु, जो इतनी जल्दी ठंडी नहीं हुई है, संकुचन को बाधित करती है। PTFE तन्य तनाव का अनुभव करता है। बार-बार गर्म करने और ठंडा करने के चक्र से थकान होने लगती है।

पंप साइकिलिंग आवृत्ति और थर्मल शॉक क्रैकिंग पर इसका प्रभाव

दरारें इनलेट के पास क्यों केंद्रित होती हैं?

दरारें वहां बनती हैं जहां थर्मल शॉक सबसे गंभीर होता है -वह क्षेत्र जो रीसर्क्युलेशन इनलेट का सामना करता है। जब पंप पुनः आरंभ होता है, तो इनलेट प्रवाह सीधे उस क्षेत्र पर प्रभाव डालता है। वहां की सतह बाकी हीटर की तुलना में तेजी से ठंडी होती है। प्रभावित क्षेत्र और आसपास की सतह के बीच तापीय ढाल सबसे अधिक तनाव पैदा करती है।

विफल हीटर में दरारें लगभग 150 मिमी चौड़े बैंड में केंद्रित थीं, जो इनलेट प्रवाह पथ पर केंद्रित थी। हीटर के बाकी हिस्सों में केवल सतह का मामूली मलिनकिरण दिखाई दिया।

थर्मल शॉक और थर्मल थकान के बीच अंतर

थर्मल शॉक और थर्मल थकान संबंधित हैं लेकिन अलग-अलग हैं। थर्मल थकान तब होती है जब हीटर लंबी अवधि तक दो तापमानों के बीच चक्र करता है। प्रति चक्र तापमान परिवर्तन मध्यम होता है, और तनाव कम होता है। दरारें धीरे-धीरे विकसित होती हैं, अक्सर वर्षों में।

थर्मल शॉक तब होता है जब प्रति चक्र तापमान परिवर्तन बड़ा और तेज़ होता है। तनाव अधिक होता है और दरारें तेजी से विकसित होती हैं। थर्मल थकान की तुलना में दरारें अक्सर अधिक गंभीर और अधिक व्यापक रूप से वितरित होती हैं।

थर्मल शॉक क्रैकिंग को रोकना

सबसे प्रभावी रोकथाम हीटर की सतह पर प्रवाह में तेजी से बदलाव से बचना है। लगातार चलने वाला पंप थर्मल शॉक चक्र को समाप्त कर देता है। यदि ऊर्जा बचत की आवश्यकता है, तो न्यूनतम प्रवाह बनाए रखने वाला एक परिवर्तनीय -स्पीड पंप चालू/बंद पंप से बेहतर है।

यदि पंप साइकिलिंग अपरिहार्य है, तो चक्र की अवधि इतनी लंबी होनी चाहिए कि हीटर की सतह का तापमान चक्रों के बीच स्थिर हो सके। 30 मिनट का चक्र 10 मिनट के चक्र की तुलना में कम तनाव डालता है। न्यूनतम चक्र अवधि हीटर और टैंक के तापीय द्रव्यमान पर निर्भर करती है।

मोटे पीटीएफई आवरण और कम वाट घनत्व वाले हीटर में अधिक तापीय द्रव्यमान और कम सतह का तापमान होता है। यह प्रवाह में परिवर्तन के प्रति अधिक धीमी गति से प्रतिक्रिया करता है और कम थर्मल शॉक तनाव का अनुभव करता है।

थर्मल शॉक क्रैकिंग की रोकथाम के उपाय

जब थर्मल शॉक क्रैकिंग एक डिज़ाइन समस्या का संकेत देता है

एक हीटर जो निरंतर पंप संचालन के बावजूद थर्मल शॉक दरारें विकसित करता है, यह दर्शाता है कि हीटर डिजाइन या टैंक लेआउट स्थानीय थर्मल तनाव पैदा कर रहा है। कम वाट घनत्व, एक मोटी म्यान और एक प्रवाह अनुकूलित स्थिति के साथ एक कस्टम पीटीएफई इमर्शन हीटर कॉन्फ़िगरेशन थर्मल शॉक के मूल कारण को संबोधित करता है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए पंप ऑपरेटिंग शेड्यूल, हीटर पर प्रवाह वेग, स्नान रसायन विज्ञान और आवश्यक वाट क्षमता की आवश्यकता होती है। रुक-रुक कर चलने वाली सुविधाओं के लिए, यह एप्लिकेशन - विशिष्ट दृष्टिकोण थर्मल शॉक क्रैकिंग को कम करता है और हीटर सेवा जीवन को बढ़ाता है।