एक रासायनिक संयंत्र ने समान टैंकों के लिए दो PTFE विसर्जन हीटर का ऑर्डर दिया। एक में 1.5 मिमी पीटीएफई शीथ था। दूसरे में 2.5 मिमी की म्यान थी। दोनों को समान वाट क्षमता और वोल्टेज के लिए रेट किया गया था। अठारह महीनों के बाद, पतला {{6}शीथेड हीटर अभी भी अच्छा प्रदर्शन कर रहा था। मोटा {{8}शीथेड हीटर विफल हो गया था - पारगम्यता के कारण नहीं, बल्कि स्थानीय रूप से अधिक गरम होने के कारण। मोटे म्यान ने सतह के तापमान को गिरावट की सीमा में धकेलने के लिए पर्याप्त थर्मल प्रतिरोध जोड़ा था।

म्यान की मोटाई पीटीएफई विसर्जन हीटर विनिर्देश में सबसे परिणामी निर्णयों में से एक है, और सबसे कम समझे जाने वाले निर्णयों में से एक है। एक मोटा आवरण लंबा प्रवेश पथ और बेहतर यांत्रिक स्थायित्व प्रदान करता है। लेकिन यह थर्मल प्रतिरोध भी जोड़ता है, जिससे किसी भी वाट घनत्व के लिए सतह का तापमान बढ़ जाता है। सुरक्षित वाट घनत्व म्यान की मोटाई पर निर्भर करता है।

पीटीएफई शीथ का थर्मल प्रतिरोध

प्रक्रिया द्रव तक पहुंचने से पहले गर्मी को पीटीएफई आवरण को पार करना होगा। म्यान का तापीय प्रतिरोध इसकी मोटाई के समानुपाती और इसकी तापीय चालकता के व्युत्क्रमानुपाती होता है। 0.25 W/m·K पर PTFE के लिए, 1.5 मिमी शीथ 1.0 W/cm² पर तापमान में लगभग 6 डिग्री की गिरावट जोड़ता है। एक 2.5 मिमी म्यान लगभग 10 डिग्री जोड़ता है। एक 3.5 मिमी म्यान लगभग 14 डिग्री जोड़ता है।

तापमान में ये गिरावट सतह पर संवहन गिरावट और भराव और धातु आवरण में आंतरिक गिरावट को बढ़ाती है। कुल सतह-से-बल्क गैप पॉलिमर का वास्तविक ऑपरेटिंग तापमान निर्धारित करता है।

सामान्य पीटीएफई म्यान मोटाई के लिए थर्मल प्रतिरोध और पारगम्य पथ

म्यान की मोटाई बढ़ने पर सुरक्षित वाट घनत्व क्यों कम हो जाता है?

सुरक्षित वाट घनत्व वह वाट घनत्व है जो सतह के तापमान को पॉलिमर के लिए सुरक्षित सीमा के भीतर रखता है। जैसे-जैसे म्यान की मोटाई बढ़ती है, थर्मल प्रतिरोध बढ़ता है, इसलिए किसी भी वाट घनत्व के लिए सतह का तापमान बढ़ जाता है। सतह के तापमान को सुरक्षित सीमा के भीतर रखने के लिए, वाट घनत्व को कम करना होगा।

60 डिग्री पर स्नान में 1.5 मिमी म्यान के लिए, 1.4 डब्ल्यू/सेमी² का वाट घनत्व सतह के तापमान को 100 डिग्री से नीचे रख सकता है। एक ही स्नान में 2.5 मिमी म्यान के लिए, सुरक्षित वाट घनत्व 1.0-1.2 W/cm² तक गिर जाता है। समान सतह तापमान प्राप्त करने के लिए मोटे आवरण को कम वाट घनत्व की आवश्यकता होती है।

विभिन्न म्यान मोटाई और सतह तापमान सीमा के लिए अधिकतम वाट घनत्व

टिकाऊपन और हीट ट्रांसफर के बीच व्यापार बंद

एक मोटा आवरण बेहतर यांत्रिक स्थायित्व और लंबा प्रवेश पथ प्रदान करता है। लेकिन इसके लिए कम वाट घनत्व की भी आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है समान वाट क्षमता के लिए अधिक सतह क्षेत्र। हीटर बड़ा और अधिक महंगा हो जाता है।

इष्टतम म्यान की मोटाई अनुप्रयोग पर निर्भर करती है। हल्की सेवा के लिए, एक पतली म्यान (1.0-1.5 मिमी) पर्याप्त स्थायित्व प्रदान करती है और उच्च वाट घनत्व की अनुमति देती है। आक्रामक सेवा के लिए, एक मोटा आवरण (2.0-3.0 मिमी) बेहतर रासायनिक प्रतिरोध प्रदान करता है लेकिन इसके लिए कम वाट घनत्व और बड़े हीटर की आवश्यकता होती है।

सेवा शर्तों के अनुसार म्यान की मोटाई और वाट घनत्व की सिफारिशें

शीथ की मोटाई का वाट घनत्व से मिलान

म्यान की मोटाई और वाट घनत्व को एक साथ चुना जाना चाहिए। उच्च वाट घनत्व वाला एक मोटा आवरण अस्वीकार्य रूप से उच्च सतह तापमान उत्पन्न करता है। कम वाट घनत्व वाला एक पतला म्यान तापीय रूप से कुशल होता है लेकिन आक्रामक रसायन विज्ञान में पर्याप्त पारगम्य प्रतिरोध प्रदान नहीं कर सकता है।

व्यावहारिक दृष्टिकोण यह है कि पहले रसायन विज्ञान और तापमान के आधार पर म्यान की मोटाई का चयन करें, फिर वाट घनत्व का चयन करें जो सतह के तापमान को उस मोटाई के लिए सुरक्षित सीमा के भीतर रखता है। 1.0 W/cm² पर 2.5 मिमी म्यान 1.4 W/cm² पर 1.5 मिमी म्यान के समान सतह तापमान पर काम कर सकता है, लेकिन मोटा म्यान बेहतर पारगम्य प्रतिरोध और यांत्रिक स्थायित्व प्रदान करता है।

जब मानक मोटाई पर्याप्त न हो

कुछ अनुप्रयोगों के लिए म्यान की मोटाई या वाट घनत्व संयोजन की आवश्यकता होती है जो मानक हीटर प्रदान नहीं करते हैं। ऊंचे तापमान पर अत्यधिक आक्रामक रसायन विज्ञान वाले एक टैंक को 0.8 डब्लू/सेमी² पर 3.0 मिमी म्यान की आवश्यकता हो सकती है। एक संयोजन के लिए एक बड़े सतह क्षेत्र और एक कस्टम कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है।

एक कस्टम PTFE विसर्जन हीटर कॉन्फ़िगरेशन विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए म्यान की मोटाई और वाट घनत्व को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए स्नान रसायन विज्ञान, ऑपरेटिंग तापमान, यांत्रिक जोखिम कारक और आवश्यक वाट क्षमता की आवश्यकता होती है। मांग वाले अनुप्रयोगों वाली सुविधाओं के लिए, यह दृष्टिकोण मानक उत्पाद चयन की तुलना में स्थायित्व और गर्मी हस्तांतरण को अधिक सटीक रूप से संतुलित करता है।

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कौन सा पीटीएफई इमर्शन हीटर आकार 400 मिमी डीप रिंस टैंक में फिट बैठता है?

एक पीसीबी दुकान को 400 मिमी गहरे रिंस टैंक के लिए प्रतिस्थापन पीटीएफई इमर्शन हीटर की आवश्यकता थी। टैंक 900 मिमी चौड़ा और 1,500 मिमी लंबा था, जिसकी कार्य क्षमता लगभग 480 लीटर थी। मौजूदा हीटर एक मानक सीधी इकाई थी जो तरल रेखा के ऊपर उभरी हुई थी और 11 महीनों के बाद विफल हो गई थी। रखरखाव टीम को एक ऐसे हीटर की आवश्यकता थी जो उथले टैंक में फिट हो, पूर्ण विसर्जन बनाए रखे, और एक सुरक्षित वाट घनत्व पर आवश्यक वाट क्षमता प्रदान करे।

उथले टैंक पीटीएफई विसर्जन हीटरों के लिए एक विशिष्ट डिजाइन चुनौती पेश करते हैं। प्रयोग करने योग्य हीटर की ऊंचाई सीमित है, इसलिए कम वाट घनत्व पर पर्याप्त सतह क्षेत्र प्रदान करने के लिए हीटर को L{{1}आकार या U{2}}आकार के कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करना चाहिए।

विसर्जन गहराई बाधा

400 मिमी गहरा टैंक 400 मिमी प्रयोग करने योग्य हीटर ऊंचाई प्रदान नहीं करता है। वर्कपीस को कवर करने के लिए तरल स्तर पर्याप्त ऊंचा होना चाहिए, और हीटर को न्यूनतम तरल स्तर पर पूरी तरह से डूबा रहना चाहिए। व्यवहार में, 400 मिमी गहरे टैंक में प्रयोग करने योग्य गर्म लंबाई 200-280 मिमी है, जो फ्रीबोर्ड और स्तर के उतार-चढ़ाव पर निर्भर करता है।

250 मिमी गर्म लंबाई वाला एक सीधा हीटर 250 मिमी गर्म लंबाई प्रदान करता है। 1.0 डब्लू/सेमी² पर 4 किलोवाट ड्यूटी के लिए, आवश्यक सतह क्षेत्र 4,000 सेमी² है। 32 मिमी म्यान व्यास पर, सतह क्षेत्र लगभग 100 सेमी² प्रति 100 मिमी लंबाई है। 250 मिमी गर्म लंबाई आवश्यकता से केवल 250 सेमी²-कम प्रदान करती है।

1.0 डब्लू/सेमी² पर 4 किलोवाट ड्यूटी के लिए गर्म लंबाई और सतह क्षेत्र की आवश्यकताएं

एल-आकार या यू-आकार का हीटर समाधान

एक एल {{0}आकार या यू-आकार का पीटीएफई इमर्शन हीटर एक उथले टैंक में अधिक सतह क्षेत्र को फिट करने के लिए गर्म तत्व को मोड़ता है। 250 मिमी ऊर्ध्वाधर खंड और 750 मिमी क्षैतिज खंड के साथ एक सामान्य एल -आकार का हीटर समान टैंक गहराई में एक सीधे हीटर की लंबाई से चार गुना अधिक 1,000 मिमी गर्म लंबाई प्रदान करता है।

32 मिमी म्यान व्यास पर, 1,000 मिमी गर्म लंबाई लगभग 1,000 सेमी² सतह क्षेत्र प्रदान करती है। यह अभी भी 1.0 डब्लू/सेमी² पर 4 किलोवाट ड्यूटी के लिए आवश्यक 4,000 सेमी² से कम है। एक बड़े म्यान व्यास या बहु-पास विन्यास की आवश्यकता है।

400 मिमी गहरे टैंक के लिए हीटर विन्यास

हीटर को टैंक में फिट करना

हीटर को वर्कपीस या प्रवाह में बाधा डाले बिना उपलब्ध स्थान में फिट होना चाहिए। 900 × 1,500 मिमी टैंक में, हीटर को वर्कपीस रैक के लिए केंद्रीय वॉल्यूम छोड़कर, एक दीवार के साथ रखा जा सकता है। 250 मिमी ऊर्ध्वाधर खंड और 750 मिमी क्षैतिज खंड वाला एक एल - आकार का हीटर 1,500 मिमी की दीवार के साथ फिट बैठता है।

हीटर को इस प्रकार स्थापित किया जाना चाहिए कि गर्म भाग न्यूनतम तरल स्तर पर पूरी तरह से डूबा रहे। 320 मिमी तरल स्तर और 80 मिमी फ्रीबोर्ड वाला 400 मिमी गहरा टैंक 240 मिमी प्रयोग करने योग्य गहराई प्रदान करता है। हीटर का गर्म खंड टैंक के निचले 200 मिमी में स्थित होना चाहिए, गर्म खंड का शीर्ष न्यूनतम तरल स्तर से कम से कम 40 मिमी नीचे होना चाहिए।

प्रवाह और तापमान एकरूपता

एक उथले टैंक में एक एल {{0}आकार का या बहु-पास हीटर प्रवाह छाया पैदा कर सकता है यदि पास एक-दूसरे के बहुत करीब हों। दर्रों के बीच तरल पदार्थ स्थिर हो सकता है, जिससे गर्मी हस्तांतरण कम हो सकता है और गर्म स्थान बन सकते हैं। उनके बीच प्रवाह की अनुमति देने के लिए पासों के बीच की दूरी कम से कम 30-40 मिमी होनी चाहिए।

यदि टैंक में एक परिसंचरण पंप है, तो हीटर को तैनात किया जाना चाहिए ताकि प्रवाह मार्गों के बीच अंतराल से गुजर सके। यदि टैंक प्राकृतिक संवहन पर निर्भर करता है, तो हीटर को तैनात किया जाना चाहिए ताकि बढ़ते थर्मल प्लम फंसने के बिना बाहर निकल सकें।

पास रिक्ति और प्रवाह और हॉट स्पॉट जोखिम पर इसका प्रभाव

जब एक मानक हीटर टैंक में फिट नहीं हो पाता

1.0 डब्लू/सेमी² पर 4 किलोवाट ड्यूटी वाले 400 मिमी गहरे टैंक के लिए एक मल्टी{3}पास हीटर की आवश्यकता होती है जो मानक उत्पाद लाइनें पेश नहीं कर सकती हैं। एल {{5}आकार या मल्टी{6}पास डिज़ाइन, 50 मिमी शीथ व्यास और 30-40 मिमी पास रिक्ति के साथ एक कस्टम पीटीएफई इमर्शन हीटर कॉन्फ़िगरेशन स्थान की कमी के मूल कारण को संबोधित करता है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए टैंक आयाम, तरल स्तर सीमा, आवश्यक वाट क्षमता, स्नान रसायन विज्ञान और प्रवाह की स्थिति की आवश्यकता होती है। उथले टैंकों वाली सुविधाओं के लिए, यह एप्लिकेशन विशिष्ट दृष्टिकोण उपलब्ध स्थान के भीतर आवश्यक सतह क्षेत्र प्रदान करता है।