加圧タンク (最大 5 bar) で使用する PTFE ヒーターを選択するにはどうすればよいですか?

ほとんどの PTFE 浸漬ヒーターは開放タンク内に設置されます。しかし、プロセスで数バールで動作する密閉された加圧容器が必要な場合、ヒーターが圧力境界となるため、それに応じて設計する必要があります。市販の-棚-オープン-タンクヒーターでは役に立ちません。正しい単位を選択するには、圧力、温度、材料特性がどのように相互作用するかを理解し、カスタマイズされたソリューションについてメーカーに相談する意欲が必要です。-

標準的な PTFE ヒーターが加圧タンクで故障する理由

開放タンクでは、PTFE シースは大気圧と液体の静水頭のみにさらされます。ヒーターの主な機能は、腐食したり電流が漏れたりすることなく熱を伝達することです。加圧タンク (最大 5 bar または約 72 psi まで動作) では、外部圧力がヒーターの濡れた表面全体に作用します。 PTFE シースが十分に厚くなかったり、サポートが不十分であったりすると、差圧によって潰れてしまいます。逆に、タンクがガスブランケットによって加圧され、ヒーターの内部が大気に通気されている場合、シースは外側への膨らみに抵抗する必要があります。

さらに、ヒーターがタンク壁またはフランジを通過する貫通点は、潜在的な漏れ経路になります。標準の圧縮フィッティングまたはシールされていないグランドでは、圧力を保持できません。アセンブリ全体-シース、シール、フランジ、および電気端子-は圧力を含むコンポーネントとして評価する必要があります-。

加圧サービスにおける主な設計上の課題

1.強化PTFEシース

PTFE は比較的柔らかいポリマーであり、特に高温では機械的強度が限られています。 20 度では、PTFE の引張強さは約 20 ～ 30 MPa ですが、温度が上昇すると大幅に低下します。 80 ～ 100 度 (一般的なプロセス温度) では、材料は強度の半分以上を失います。したがって、PTFE ヒーターの圧力定格は、温度とシースの形状の両方の関数になります。

最大 5 bar までのサービスでは、シースを厚くする必要があります。-場合によっては、オープンタンク設計と比較して 50 ～ 100% 厚くする必要があります。-場合によっては、耐薬品性を損なうことなく機械的サポートを提供するために、PTFE の内側に金属メッシュまたは穴あき金属ライナーを組み込んだ強化シースが使用されます。補強材は圧力荷重を支え、PTFE は腐食から保護します。

2. 高圧端子シール-

PTFE シースと取り付けフランジの間のシールは気密性があり、耐圧性がなければなりません。{0}}単純な O- リングやガスケットでは、周期的な圧力や温度の変動には不十分です。一般的な解決策は次の 2 つです。

スプリング-付の PTFE シール: 熱膨張や熱収縮が発生しても、フランジ穴に対する一定のシール力を維持する内部金属スプリングを備えた PTFE ジャケット。

金属-強化ガスケット: 化学的不活性性と機械的堅牢性の両方を提供する複合ガスケット (例: PTFE- でコーティングされたステンレス鋼)。

シールは、シール材料の限界を超えるプロセス温度に完全にさらされないように配置する必要があります。多くの設計では、シースの非加熱部分を液面より上でフランジから遠ざけることで冷却ゾーンが作成されます。

3. 圧力-定格取り付けフランジ

タンク ノズルにボルトで固定するフランジは、レイズド フェースまたはリング ジョイント フランジ用の ASME B16.5 など、適切な圧力容器規格に合わせて設計する必要があります。-ただし、標準の金属フランジを加圧ヒーター用に PTFE で直接オーバーモールドすることはできません。代わりに、メーカーは通常、PTFE シースとシールの配置を受け入れるように機械加工された金属フランジ (PTFE のライニングまたはコーティングを施したステンレス鋼または炭素鋼) を使用します。フランジの圧力クラスは、最高動作温度におけるタンクの設計圧力と一致するか、それを超える必要があります。

加圧タンクでは、ヒーターは圧力機器の一部であり、容器と同じコードが適用されます。圧力がかかると漏れたり破裂したりするフランジ付き接続は、特に高温の腐食性流体の場合、重大な安全上の問題を引き起こします。

4. ジャンクションボックスとコンセント

ヒーターに取り付けられた配線ジャンクション ボックスがプロセス流体と直接連通している場合、タンクの内圧に対する定格が必要になる場合があります。一般的な解決策は、タンク ノズルの上に突き出た PTFE シースの延長された非加熱部分である長いコールド ゾーンによってジャンクション ボックスを接液領域から分離することです。{1}このコールドゾーンは熱と圧力の障壁として機能します。電気導体は、減圧されたヒーター アセンブリの上部のハーメチック シール (ガラス-対-) を通過します。

あるいは、メーカーは、特定の圧力と温度範囲に対して認定された圧力定格電気フィードスルーを供給することもあります。{0}配線入口はタンクの定格圧力を維持する必要があります。つまり、導管接続も密閉する必要があります。

選択プロセス: ステップバイステップ ガイド--

加圧タンクの動作用に PTFE ヒーターを選択することは、自分で行う作業ではありません。{0}}-安全で準拠した設計を行うために、次の情報を製造業者に提供する必要があります。

要求仕様

メーカーの一般的な対応

仕様に基づいて、メーカーは次のことを行います。

必要なシースの厚さを計算します– 高圧用に厚い PTFE。強化された設計が推奨される場合があります。

シールの種類をお選びください– 圧力と温度に耐えられる、スプリング-強化 PTFE または金属-強化ガスケット。

フランジを指定してください– PTFE シースとシールを受け入れるように機械加工された、隆起面または RTJ 溝を備えた適切な金属フランジ (多くの場合はステンレス鋼)。

コールドゾーンを設計する– 信頼性の高い動作のためにフランジとシールを十分に冷却するために、最大液面より上の非加熱シースの長さを最小限に抑えます。

圧力試験証明書を提供する– 多くのメーカーは、出荷前にヒーター アセンブリを定格圧力の 1.5 倍まで静水圧テストします。

PTFE ヒーター加圧タンク選択のための決定チェックリスト

サプライヤーを評価するとき、または購入仕様書を作成するときは、次の点を確認する必要があります。

圧力と温度を同時に状態にする– 室温で 5 bar 定格のヒーターが 90 度で動作するとは決して考えないでください。

強化シースをリクエストする– 圧力が 2 bar を超える場合、または温度が 80 度を超える場合は、シースに金属補強が組み込まれているか、肉厚が増加しているかを具体的に問い合わせてください。

圧力-定格フランジとシールを確認します– フランジ圧力クラス (クラス 150、クラス 300 など) とシールのタイプを問い合わせます。テスト文書をリクエストします。

電気の貫通を検査する– 配線入口が圧力境界を維持していることを確認します。コールド ゾーンだけでは、すべての設置に十分ではない可能性があります。

メーカーに問い合わせる– 加圧サービス用にオープンタンク ヒーターを改造しようとしないでください。{0}}圧力定格 PTFE ヒーターの経験のあるサプライヤーのみを使用してください。-

キーワードPTFEヒーター加圧タンクの選択これは最終的には、ヒーターが単なる浸漬要素としてではなく、圧力容器のコンポーネントとして設計されなければならないことを認識することを意味します。

概要: スペシャライゼーションは交渉の余地のないものです-

加圧タンク (最大 5 bar) で使用する PTFE ヒーターの選択は特殊な注文であり、安全で準拠した設計のために製造業者にプロセス条件を完全に開示する必要があります。境界条件が変更された場合は、標準コンポーネントを変更する必要があります。開放タンク内で機能するものは、圧力がかかると漏れたり、崩壊したり、破裂したりします。圧力、温度、流体化学、フランジの詳細を指定し、-知識のあるメーカーと協力することで、-信頼性が高く、長持ちする加熱ソリューションを得ることができます。-追加のエンジニアリング作業は、プロセスの安全性と規制遵守のためにわずかな代償として支払われます。