Een metaalafwerkingsfabriek had een vervangend PTFE-dompelverwarmer nodig voor een 700 mm diepe zwavelzuuranodisatietank. De tank was 1.000 mm breed en 1.600 mm lang, met een werkvolume van ongeveer 1.050 liter. De bestaande verwarmer was een standaard rechte eenheid die in het werkstukpad uitstak en na 13 maanden kapot ging. Het onderhoudsteam had een verwarming nodig die in de diepere tank zou passen, volledige onderdompeling zou behouden en het vereiste wattage zou leveren met een veilige wattdichtheid.
Een tank van 700 mm diep biedt meer bruikbare verwarmingslengte dan een ondiepe tank, maar de verwarming moet nog steeds zo groot zijn dat hij in de beschikbare ruimte past en een veilige onderdompeling op het minimale vloeistofniveau garandeert.
De beperking van de onderdompelingsdiepte
Een tank van 700 mm diep levert geen 700 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 700 mm diep 450–550 mm, afhankelijk van het vrijboord en de niveaufluctuatie.
Een rechte verwarmer met een verwarmde lengte van 500 mm levert 500 mm verwarmde lengte op. Voor een vermogen van 5 kW bij 1,0 W/cm² bedraagt het benodigde oppervlak 5.000 cm². Bij een manteldiameter van 32 mm bedraagt het oppervlak ongeveer 100 cm² per 100 mm lengte. Een verwarmde lengte van 500 mm levert slechts 500 cm²-ver beneden de vereiste op. Er is een grotere manteldiameter of een configuratie met meerdere-passages nodig.
| Tankdiepte | Bruikbare verwarmde lengte | Oppervlakte bij 32 mm mantel | Oppervlakte bij 50 mm mantel | Verwarmde lengte Benodigd voor 5.000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 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 | 1.111–1.429 mm |
| 700 mm | 450–550 mm | 450–550 cm² | 707–864 cm² | 909–1.111 mm |
| 800 mm | 550–650 mm | 550–650 cm² | 864–1.021 cm² | 769–909 mm |
Vereisten voor verwarmde lengte en oppervlakte voor een vermogen van 5 kW bij 1,0 W/cm²
De L-- of U--vormige verwarmingsoplossing
Een L-- of U--vormige PTFE-dompelverwarmer buigt het verwarmde element zodat er meer oppervlakte in een diepe tank past. Een typische L-vormige verwarmer met een verticale doorsnede van 500 mm en een horizontale doorsnede van 600 mm biedt een verwarmde lengte van 1.100 mm-meer dan tweemaal de lengte van een rechte verwarmer bij dezelfde tankdiepte.
Bij een manteldiameter van 50 mm levert 1.100 mm verwarmde lengte een oppervlakte van ongeveer 1.728 cm² op. Dat is nog steeds minder dan de 5.000 cm² die nodig is voor een vermogen van 5 kW bij 1,0 W/cm². Er is een multi-configuratie nodig.
| Verwarmingsconfiguratie | Verwarmde lengte | Oppervlakte bij 32 mm | Oppervlakte op 50 mm | Past in een tank van 700 mm |
|---|---|---|---|---|
| Recht, 500 mm | 500 mm | 500 cm² | 785 cm² | Ja, maar onvoldoende oppervlakte |
| L-vormig, 500 + 600 mm | 1.100 mm | 1.100 cm² | 1.728 cm² | Ja |
| U--vormig, 500 + 400 + 500 mm | 1.400 millimeter | 1.400 cm² | 2.199 cm² | Ja |
| Meer-doorgang, 4 × 500 mm | 2.000 millimeter | 2.000 cm² | 3.142 cm² | Ja |
| Meer-doorgang, 7 × 500 mm | 3.500 mm | 3.500 cm² | 5.498 cm² | Strakke pasvorm |
Verwarmingsconfiguraties voor een tank van 700 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 1.000 x 1.600 mm kan de verwarmer langs één muur worden geplaatst, waarbij het centrale volume voor het werkstukrek overblijft. Langs de wand van 1.600 mm past een meer-doorgangsverwarmer met een verticale doorsnede van 500 mm en een horizontale doorsnede van 600 mm.
De verwarmer moet zo worden geplaatst dat het verwarmde gedeelte volledig ondergedompeld is op het minimale vloeistofniveau. Een tank van 700 mm diep met een vloeistofniveau van 600 mm en een vrijboord van 100 mm zorgen voor een bruikbare diepte van 500 mm. Het verwarmde gedeelte van de verwarmer moet in de onderste 450 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 diepe 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 zitten.
| 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 |
Passeerafstand en het effect ervan op stromings- en hotspotrisico
Wanneer een standaardverwarmer niet in de tank past
Een tank van 700 mm diep met een vermogen van 5 kW bij 1,0 W/cm² vereist een multi-verwarmer die standaardproductlijnen mogelijk niet bieden. Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met een ontwerp met meerdere- 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 diepe tanks zorgt deze toepassingsspecifieke aanpak- voor het vereiste oppervlak binnen de beschikbare ruimte.
