深い陽極酸化処理を施したタンクでは、PTFE 浸漬ヒーターがタンク壁に向かって曲がるのはなぜですか?

陽極酸化処理工場では、11 か月の稼働後に深さ 1,200 mm の硫酸タンクから大型 PTFE 浸漬ヒーターを取り出しました。ヒーターは設置時はまっすぐでした。タンクの壁に向かって中央が 14 mm 近く曲がっていました。取り付けボルトはまだしっかりと締められており、ヒーターには亀裂はありませんでしたが、船首部分によってヒーターと壁の間に隙間ができ、流体が過熱して PTFE が劣化する停滞ゾーンが形成されていました。

船首の変形は、ヒーターが細長い深タンクでよく見られる構造的な破損モードです。ヒーターは上部が取り付けフランジによって拘束され、下部がガイドまたはブラケットによって拘束されます。ヒーターは加熱すると膨張します。拘束により均一な膨張が妨げられ、ヒーターが湾曲して応力を緩和します。

なぜ深いタンクはお辞儀を促進するのか

深い水槽ではヒーターが長くなります。深さ 1,200 mm のタンクには、長さ 1,000 mm のヒーターが必要になる場合があります。長さ対直径の比率が高いため、ヒーターは柔軟になります。長くて細いヒーターは、短くて太いヒーターよりもたわみやすくなります。

深いタンク内の温度分布は均一ではありません。ヒーターの下部は、より低温で密度の高い流体に浸されています。上部はより暖かく密度の低い流体の中にあります。ヒーターの上部と下部の温度差により膨張差が生じます。暖かい上部は冷たい下部よりも大きく膨張します。ヒーターはクーラー側に向かって曲がっています。

ヒーターの長さ-対-の比率と深いタンクにおける湾曲のリスク

弓がヒーターの性能に与える影響

ヒーターが反っていると、ヒーターとタンク壁の間に隙間が生じます。ギャップは船首の中央で最も広くなります。ギャップ内の流体は停滞しています-自由に循環できません。熱がバルク流体に逃げることができないため、ギャップに面したヒーター表面はより高温になります。

表面温度が高くなると、PTFE の劣化、スケールの堆積、浸透が促進されます。湾曲した領域は、ヒーターの最初の部分で故障します。

弓状の部分は、ヒーターのプロセス側の流れパターンも変化させます。ヒーター表面が壁と平行でなくなり、流量分布が不均一になります。ギャップが狭い領域では速度が高くなります。ギャップが広い領域では速度が低くなります。不均一な流れにより、タンク内の温度が不均一になります。-

弓の変形を防ぐ

最も効果的な予防策はヒーターの剛性を高めることです。厚いシースは、薄いシースよりも反りに強くなります。シースの壁の厚さを 2.0 mm から 2.5 mm に増やすと、反りは 30 ～ 40% 減少します。

内部補強リブまたは中央サポートチューブを追加すると、重量を大幅に増やすことなく剛性が向上します。リブは内部要素に溶接または接着することができ、ヒーターの長さに沿って配向することができます。

柔軟な取り付け設計により、反りの原因となる制約を課すことなく、熱膨張に対応できます。長穴、バネ仕掛けのマウント、またはスライド ブラケットにより、ヒーターはたわむことなく伸縮できます。-

深槽における船首変形防止対策

お辞儀が設計上の問題を示す場合

厚いシースと柔軟な取り付けにもかかわらずヒーターが曲がる場合は、タンクの深さとヒーターの長さがヒーターの設計に適していないことを示しています。厚いシース、内部補強リブ、柔軟な取り付け設計を備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成により、反りの根本原因に対処します。仕様プロセスでは、タンクの深さ、液面レベルの範囲、ヒーターの長さ、動作温度、および必要なワット数が必要です。深い陽極酸化タンクを備えた施設の場合、この用途固有のアプローチにより船首の変形が軽減され、ヒーターの耐用年数が延長されます。{3}}