जब एक पीटीएफई विसर्जन हीटर कमरे के तापमान से ऑपरेटिंग तापमान तक गर्म होता है, तो इसकी लंबाई उल्लेखनीय रूप से बढ़ जाती है। यदि हीटर को दोनों सिरों पर मजबूती से दबाया जाता है, तो यह विस्तार महत्वपूर्ण आंतरिक तनाव उत्पन्न करता है। इस आंदोलन को समायोजित करना उचित हीटर माउंटिंग का एक महत्वपूर्ण पहलू है और औद्योगिक प्रतिष्ठानों में अक्सर एक महत्वपूर्ण कारक की अनदेखी की जाती है।
पीटीएफई के थर्मल विस्तार गुणांक को समझना
थर्मल विस्तार का गुणांक (सीटीई) यह निर्धारित करता है कि प्रति डिग्री तापमान परिवर्तन पर कोई सामग्री कितनी फैलती या सिकुड़ती है। PTFE में लगभग अपेक्षाकृत उच्च CTE है120 × 10⁻⁶ प्रति डिग्री सेल्सियस (120 भाग प्रति मिलियन प्रति डिग्री). तुलना के लिए, स्टेनलेस स्टील (ग्रेड 304 और 316) का सीटीई मोटे तौर पर होता है17×10⁻⁶/ डिग्री. इसका मतलब है कि समान तापमान वृद्धि के लिए पीटीएफई स्टील की तुलना में लगभग सात गुना अधिक फैलता है।
व्यावहारिक परिणाम पर्याप्त है. 20 डिग्री के कमरे के तापमान से 100 डिग्री के सामान्य ऑपरेटिंग तापमान तक गर्म किया गया 1 मीटर लंबा PTFE हीटर लगभग कितना फैलता है:
ΔL=L₀ × CTE × ΔT=1.0 m × 120×10⁻⁶/ डिग्री × 80 डिग्री=0.0096 m ≈ 9.6 मिमी
कठोरता से स्थापित घटक के लिए प्रति मीटर लंबाई में लगभग 10 मिमी का परिवर्तन अत्यधिक महत्वपूर्ण है। 3 या 4 मीटर लंबे हीटरों में कुल विस्तार 30-40 मिमी तक पहुंच सकता है।
| सामग्री | 20-100 डिग्री पर तापीय विस्तार गुणांक (×10⁻⁶/डिग्री) | प्रति 80 डिग्री वृद्धि पर प्रति मीटर विस्तार |
|---|---|---|
| पीटीएफई | 120 – 130 | ≈9.6 – 10.4 मिमी |
| पीएफए | 120 – 140 | ≈9.6 – 11.2 मिमी |
| स्टेनलेस स्टील (304/316) | 16 – 18 | ≈1.3 - 1.4 मिमी |
| टाइटेनियम (ग्रेड 2) | 8 – 9 | ≈0.6 - 0.7 मिमी |
पीएफए, एक अन्य फ्लोरोपॉलीमर, समान रूप से उच्च विस्तार गुणांक प्रदर्शित करता है। कुछ विशेष धातु हीटरों में उपयोग किया जाने वाला टाइटेनियम, स्टेनलेस स्टील से भी कम फैलता है। पीटीएफई और किसी भी धातु म्यान सामग्री या आंतरिक धातु कोर के बीच असमानता हड़ताली है।
पीटीएफई का उच्च विस्तार एक बढ़ती चुनौती क्यों पैदा करता है
एक PTFE विसर्जन हीटर में आमतौर पर एक आंतरिक धातु प्रतिरोध तार या कोर होता है। धातु कोर आसपास के पीटीएफई आवरण की दर से लगभग एक-सातवीं दर पर फैलता है। जब हीटर को गर्म किया जाता है, तो PTFE इसके अंदर धातु कोर की तुलना में बहुत अधिक विस्तार करना चाहता है। यह अंतर विस्तार पीटीएफई और धातु के बीच इंटरफेस पर आंतरिक कतरनी तनाव पैदा करता है।
यदि हीटर को बाहरी रूप से भी {{0}दोनों सिरों पर कठोर क्लैंप, ब्रैकेट या फ्लैंज द्वारा बाधित किया जाता है, तो PTFE शीथ अक्षीय दिशा में स्वतंत्र रूप से विस्तार नहीं कर सकता है। परिणामी यांत्रिक तनाव कई विफलता मोड में प्रकट होता है:
झुकना या झुकना- पीटीएफई शीथ, धातु की तुलना में नरम होने के कारण, बीच में बाहर की ओर झुकता है, एक घुमावदार या लहरदार आकार बनाता है जो टैंक की दीवारों या अन्य हीटरों से संपर्क कर सकता है।
तनाव एकाग्रता बिंदुओं पर क्रैकिंग- कठोर क्लैंप या तेज समर्थन किनारे तनाव राइजर के रूप में कार्य करते हैं। जैसे ही पीटीएफई फैलता है और इन निश्चित बिंदुओं के खिलाफ दबाव डालता है, दरारें शुरू हो सकती हैं और म्यान के माध्यम से फैल सकती हैं।
आंतरिक धातु कोर से दूर खींचें- पीटीएफई और धातु कोर के बीच अंतर विस्तार, बाहरी बाधाओं के साथ मिलकर, पीटीएफई को धातु समाप्ति से अलग कर सकता है या कोर से दूर रेंग सकता है, जिससे प्रतिरोध तार संक्षारक प्रक्रिया तरल पदार्थ के संपर्क में आ सकता है।
औद्योगिक प्रतिष्ठानों में एक सामान्य गलती पीटीएफई हीटर को धातु हीटर की तरह व्यवहार करना है, यानी इसे इसकी लंबाई के साथ कई कठोर समर्थन के साथ सुरक्षित करना या ऊपर और नीचे दोनों सिरों को क्लैंप करना। इस तरह की प्रथाएँ लगभग समय से पहले विफलता की गारंटी देती हैं।
पीटीएफई थर्मल एक्सपेंशन हीटर माउंटिंग के लिए व्यावहारिक दिशानिर्देश
के लिए प्रमुख सिद्धांतपीटीएफई थर्मल विस्तार हीटर माउंटिंगटैंक या बर्तन के भीतर अपनी इच्छित स्थिति को बनाए रखते हुए हीटर को उसकी लंबाई के साथ स्वतंत्र रूप से विस्तार और अनुबंध करने की अनुमति देना है। निम्नलिखित प्रथाओं की अनुशंसा की जाती है:
केवल एक छोर पर माउंट करें
हीटर को केवल एक बिंदु पर सुरक्षित रूप से तय किया जाना चाहिए {{0}आमतौर पर टर्मिनल अंत (ठंडा अंत जहां विद्युत कनेक्शन बनाया जाता है)। विपरीत छोर (गर्म लंबाई) को फिसलने या हिलने के लिए पूरी तरह से स्वतंत्र छोड़ा जाना चाहिए। पीटीएफई शीथ की लंबाई के साथ कोई अतिरिक्त क्लैंप, ब्रैकेट या गाइड नहीं लगाया जाना चाहिए।
ओवर-द-साइड ब्रैकेट में अक्षीय गति की अनुमति दें
जब ओवर-द-साइड माउंटिंग ब्रैकेट का उपयोग किया जाता है, तो ब्रैकेट को पीटीएफई शीथ को मजबूती से नहीं दबाना चाहिए। इसके बजाय, एक ढीली-फिटिंग गाइड या एक स्लॉटेड व्यवस्था प्रदान की जानी चाहिए जो हीटर को लंबवत रखती है लेकिन तापमान परिवर्तन के रूप में पीटीएफई को ब्रैकेट के माध्यम से अक्षीय रूप से स्लाइड करने की अनुमति देती है। म्यान और ब्रैकेट छेद के बीच कम से कम 2-3 मिमी की निकासी एक उचित प्रारंभिक बिंदु है।
कठोर एल-आकार या यू-आकार के कॉन्फ़िगरेशन से बचें
एल-आकार के हीटर (एक क्षैतिज पैर और एक ऊर्ध्वाधर पैर के साथ) का उपयोग कभी-कभी विशिष्ट टैंक ज्यामिति में फिट करने के लिए किया जाता है। यदि क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों पैरों को उनके सिरों पर सख्ती से तय किया जाता है, तो प्रत्येक पैर का विस्तार दूसरे के खिलाफ कार्य करता है, जिससे कोने पर उच्च झुकने वाला तनाव पैदा होता है। व्यवहार में, एल-आकार के पीटीएफई हीटरों को एक पैर को हिलाने के लिए स्वतंत्र रूप से डिज़ाइन किया जाना चाहिए, या कोने में एक लचीला संक्रमण (जैसे कि एक लंबा त्रिज्या मोड़) शामिल होना चाहिए जो अंतर विस्तार को अवशोषित करता है।
मुक्त सिरे पर विस्तार के लिए स्थान प्रदान करें
10 मिमी तक विस्तार करने वाले 1 मीटर हीटर को इसके निर्बाध छोर पर कम से कम 10 मिमी खाली जगह की आवश्यकता होती है। लंबवत रूप से लटके हीटर के लिए, इसका मतलब है कि हीटर का निचला भाग टैंक फर्श या किसी आंतरिक संरचना से संपर्क नहीं करना चाहिए। विनिर्माण सहनशीलता और संभावित अधिक तापमान भ्रमण को ध्यान में रखते हुए 20-30 मिमी का अंतर रखने की सलाह दी जाती है।
म्यान से जुड़े कठोर नाली के बजाय लचीले लीड का उपयोग करें
टर्मिनल सिरे से बाहर निकलने वाली विद्युत आपूर्ति इतनी लचीली होनी चाहिए कि हीटर के फैलने और सिकुड़ने पर टर्मिनल असेंबली की थोड़ी सी हलचल को समायोजित कर सके। सीधे टर्मिनल हाउसिंग से जुड़ी कठोर धातु नाली आंदोलन बलों को कनेक्शन बिंदु पर स्थानांतरित कर सकती है, जिससे संभावित रूप से टर्मिनल क्षति हो सकती है।
क्या होता है जब विस्तार बाधित होता है?
फ़ील्ड अनुभव से पता चलता है कि विद्युत ओवरलोडिंग के बाद बाधित थर्मल विस्तार पीटीएफई हीटर की विफलता के प्रमुख कारणों में से एक है। विशिष्ट विफलता संकेतकों में शामिल हैं:
म्यान बकलिंग- दृश्य निरीक्षण से एक लहरदार या सर्पीन आकृति का पता चलता है।
अनुदैर्ध्य दरारें- हीटर की धुरी के समानांतर चलने वाली दरारें, अक्सर माउंटिंग क्लैंप के पास से शुरू होती हैं।
टर्मिनल सिरे पर पृथक्करण- पीटीएफई शीथ टर्मिनल पोटिंग कंपाउंड से वापस खींचती है, प्रतिरोध तार को उजागर करती है या तरल पदार्थ के प्रवेश के लिए रास्ता बनाती है।
आंतरिक तार टूटना- बार-बार विस्तार और संकुचन चक्र, जब बाधित होता है, तो आंतरिक प्रतिरोध तार को उस बिंदु पर थका देता है जहां यह पीटीएफई आवरण में प्रवेश करता है।
यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि माउंटिंग हार्डवेयर पीटीएफई शीथ को रेडियल रूप से संपीड़ित नहीं करता है। पीटीएफई निरंतर संपीड़न तनाव के तहत रेंगता है। पीटीएफई के चारों ओर कसा हुआ एक नली क्लैंप या पाइप क्लैंप धीरे-धीरे ढीला हो जाएगा क्योंकि सामग्री की ठंडक क्लैंप से दूर चली जाती है, और असमान दबाव दरार को प्रेरित कर सकता है।
निष्कर्ष: उचित स्थापना प्रथाएँ हीटर की गुणवत्ता जितनी ही महत्वपूर्ण हैं
पीटीएफई का थर्मल विस्तार गुणांक स्टेनलेस स्टील के लगभग सात गुना है। 1 मीटर लंबा PTFE हीटर कमरे के तापमान से 100 डिग्री तक गर्म करने पर लगभग 10 मिमी तक फैलता है। यदि इस विस्तार को सख्ती से बाधित किया जाता है, तो परिणामी यांत्रिक तनाव के कारण पीटीएफई शीथ में झुकाव, दरार, या खींचने में विफलता होती है।
उचित पीटीएफई थर्मल विस्तार हीटर माउंटिंग के लिए आमतौर पर टर्मिनल छोर पर एक एकल निश्चित बिंदु की आवश्यकता होती है, जिसमें हीटर का शेष भाग अक्षीय रूप से चलने के लिए स्वतंत्र होता है। ओवर-द-साइड ब्रैकेट को स्लाइडिंग की अनुमति देनी चाहिए, एल-आकार के कॉन्फ़िगरेशन को दोहरी बाधाओं से बचना चाहिए, और मुक्त छोर पर पर्याप्त निकासी प्रदान की जानी चाहिए। ये डिज़ाइन प्रथाएँ वैकल्पिक परिशोधन नहीं हैं; वे लंबी सेवा जीवन के लिए आवश्यक हैं। उचित स्थापना प्रथाएं उतनी ही महत्वपूर्ण हैं जितनी हीटर की गुणवत्ता। जब थर्मल विस्तार को सही ढंग से समायोजित किया जाता है, तो PTFE विसर्जन हीटर यांत्रिक समझौते के बिना अपने पूर्ण रासायनिक प्रतिरोध और विद्युत इन्सुलेशन लाभ प्रदान करते हैं।
