Een galvaniseerbedrijf had een vervangend PTFE-dompelverwarmer nodig voor een 600 mm diepe vernikkelingstank. De tank was 800 mm breed en 1.200 mm lang, met een werkvolume van ongeveer 550 liter. De bestaande verwarmer was een standaard L--vormige eenheid die in het werkstukpad uitstak en na 14 maanden defect was geraakt. Het onderhoudsteam wilde een op maat gemaakte verwarmer die zou passen in de beschikbare ruimte van de tank, zou werken met een lage wattdichtheid en zou voorkomen dat de werkstukken zouden worden gehinderd.
Het aanpassen van een PTFE-dompelverwarmer voor een specifieke tankdiepte vereist het balanceren van vier beperkingen: de beschikbare dompeldiepte, het vereiste oppervlak voor een lage wattdichtheid, de tankgeometrie en de stromingsomstandigheden op de locatie van de verwarmer.
De beperking van de onderdompelingsdiepte
Een tank van 600 mm diep levert geen 600 mm bruikbare verwarmingslengte op. Het vloeistofniveau moet hoog genoeg zijn om de werkstukken te bedekken, en de verwarmer moet volledig ondergedompeld blijven op het minimale vloeistofniveau. In de praktijk bedraagt de bruikbare verwarmde lengte in een tank van 600 mm diep 350–450 mm, afhankelijk van het vrijboord en de niveaufluctuatie.
Een standaard rechte heater met een verwarmde lengte van 400 mm levert bij een diameter van 32 mm ongeveer 400 cm² oppervlakte op. Dat is veel te weinig voor werking met een lage-watt-dichtheid bij typische galvanisatievermogens. Voor een vermogen van 4 kW bij 1,0 W/cm² is 4000 cm² nodig-tien keer de oppervlakte van een enkele rechte doorgang.
| Tankdiepte | Bruikbare verwarmde lengte | Oppervlakte bij 32 mm mantel | Oppervlakte bij 50 mm mantel | Verwarmde lengte Benodigd voor 4.000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 400 mm | 250–300 mm | 250–300 cm² | 393–471 cm² | 2.000–2.667 mm |
| 500 mm | 300–350 mm | 300–350 cm² | 471–550 cm² | 1.429–1.667 mm |
| 600 mm | 350–450 mm | 350–450 cm² | 550–707 cm² | 889–1.143 mm |
| 700 mm | 450–550 mm | 450–550 cm² | 707–864 cm² | 727–909 mm |
Vereisten voor verwarmde lengte en oppervlakte voor een vermogen van 4 kW bij 1,0 W/cm²
De Multi-Pass-oplossing
De oplossing voor een ondiepe tank is een meer-verwarmer. Het verwarmde element is gebogen in een kronkelige of U{2}}-vormige configuratie die binnen de beschikbare diepte past en tegelijkertijd meerdere verwarmde passages biedt. Een vier-verwarmer met doorgangen van 400 mm levert 1.600 mm verwarmde lengte op een vloeroppervlak van ongeveer 400 × 200 mm.
Bij een manteldiameter van 50 mm levert 1.600 mm verwarmde lengte een oppervlakte van ongeveer 2.513 cm² op. Dat is nog steeds minder dan de 4.000 cm² die nodig is voor een vermogen van 4 kW bij 1,0 W/cm². Er is een groter aantal passages of een grotere manteldiameter nodig.
| Aantal passen | Paslengte | Totale verwarmde lengte | Voetafdruk (ongeveer) | Oppervlakte (50 mm) | Maximaal wattage bij 1,0 W/cm² |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 400 mm | 800 mm | 400 × 100 mm | 1.257 cm² | 1,3 kW |
| 4 | 400 mm | 1.600 mm | 400 × 200 mm | 2.513 cm² | 2,5 kW |
| 6 | 400 mm | 2.400 millimeter | 400 × 300 mm | 3.770 cm² | 3,8 kW |
| 8 | 400 mm | 3.200 mm | 400 × 400 mm | 5.027 cm² | 5,0 kW |
Multi-configuraties voor een tank van 600 mm diep
De verwarming in de tank plaatsen
De verwarmer moet in de beschikbare ruimte passen zonder de werkstukken of de doorstroming te belemmeren. In een tank van 800 x 1.200 mm kan de verwarmer langs één muur worden geplaatst, waarbij het centrale volume voor het werkstukrek overblijft. Een meer-verwarmer met een vloeroppervlak van 400 × 300 mm past comfortabel langs de muur van 1200 mm.
De flens moet zo worden geplaatst dat de heater op de juiste diepte hangt. Een tank van 600 mm diep met een vloeistofniveau van 500 mm en een vrijboord van 100 mm zorgen voor een bruikbare diepte van 400 mm. Het verwarmde gedeelte van de verwarmer moet in de onderste 350 mm van de tank worden geplaatst, met de bovenkant van het verwarmde gedeelte minimaal 50 mm onder het minimale vloeistofniveau.
Stromings- en temperatuuruniformiteit
Een meer-verwarmer in een ondiepe tank kan stromingsschaduwen veroorzaken als de doorgangen te dicht bij elkaar liggen. De vloeistof tussen de passages kan stagneren, waardoor de warmteoverdracht wordt verminderd en er hotspots ontstaan. De afstand tussen de doorgangen moet minimaal 30-40 mm zijn om stroming ertussen mogelijk te maken.
Als de tank een circulatiepomp heeft, moet de verwarming zo worden geplaatst dat de stroom door de openingen tussen de doorgangen stroomt. Als de tank afhankelijk is van natuurlijke convectie, moet de verwarming zo worden geplaatst dat de opstijgende thermische pluim kan ontsnappen zonder vast te komen te zitten tussen de doorgangen.
| Pass-afstand | Stroom tussen passen | Hotspotrisico | Aanbevolen toepassing |
|---|---|---|---|
| <20 mm | Arm | Hoog | Niet aanbevolen |
| 20–30 mm | Gematigd | Gematigd | Alleen lage wattdichtheid |
| 30–40 mm | Goed | Laag | De meeste toepassingen |
| >40 mm | Uitstekend | Zeer laag | Hoge wattdichtheid of stroperige vloeistoffen |
De afstand tussen de doorgangen en het effect ervan op het risico op stroming en hotspots
Wanneer een standaardverwarmer niet in de tank past
Een tank van 600 mm diep met een vermogen van 4 kW bij 1,0 W/cm² vereist een multi-verwarmer die standaardproductlijnen mogelijk niet bieden. Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met zes of acht doorgangen, een manteldiameter van 50 mm en een doorgangsafstand van 30-40 mm pakt de hoofdoorzaak van de ruimtebeperking aan. Het specificatieproces vereist de tankafmetingen, het vloeistofniveaubereik, het vereiste wattage, de badchemie en de stromingsomstandigheden. Voor faciliteiten met ondiepe tanks zorgt deze toepassingsspecifieke aanpak- voor het vereiste oppervlak binnen de beschikbare ruimte.
