Как теглото и плътността на PTFE се сравняват с материалите за метална обвивка за работа с нагревател?

Дълъг потопяем нагревател от метал може да бъде тежък и труден за инсталиране, особено в зони над главата или с тесен достъп. От друга страна, PTFE нагревателите са изключително леки. Тази вариация се дължи на присъщата плътност на материалите и има практически последици за инсталирането, манипулирането и нуждите от механична поддръжка.

Сравнение на плътността: PTFE спрямо типични материали за метална обвивка
Плътността, която е масата на единица обем от материала, влияе върху присъщото тегло на нагревателната обвивка с определен размер. Плътността на PTFE е около 2,15 до 2,20 g/cm3. Неръждаема стомана, често използвана като материал за обвивка за промишлени потопяеми нагреватели, с плътност от приблизително 7,8-8,0 g/cm³. Incoloy (сплав никел-желязо-хром) е малко по-плътен, с плътност около 8,1-8,4 g/cm³. Някои специални нагреватели използват мед с плътност ~8,96 g/cm³.

По този начин обвивка от PTFE с еднакъв външен диаметър и дебелина на стената тежи около една четвърт от обвивка от неръждаема стомана. Например, 1 m парче PTFE тръба с 20 mm външен диаметър и 2 mm дебелина на стената тежи ~0,25 килограма, докато идентична тръба от неръждаема стомана би тежала ~0,95 kg. Разликата в теглото е четирикратна и пропорционална на дължината.

Ефекти от теглото върху дизайна на нагревателя и основните компоненти
Струва си да се отбележи, че PTFE потопяем нагревател не е 100% PTFE. Нагревателният елемент е метална съпротивителна тел (обикновено никел-хром или мед-никелова сплав), обвита в или заобиколена от PTFE. Някои конструкции имат метална сърцевина или шина за електрическо завършване. Тези метални части осигуряват известно тегло на цялата конструкция.

Въпреки това, сравнението на теглото на PTFE нагревателя с металната обвивка е доста благоприятно за PTFE. Материалът на обвивката представлява по-голямата част от външния обем, особено при по-дълги нагреватели, а металната сърцевина е относително малка по обем по отношение на материала на обвивката. Пълният нагревател с обвивка от PTFE с определена мощност и дължина обикновено е 30% до 40% от теглото на еквивалентен нагревател с изцяло метална обвивка (неръждаема стомана или Incoloy) със същите физически размери.

Тип нагревател Материал на обвивката Приблизително тегло на метър (20 mm OD, 2 mm стена, без вътрешен проводник) Относително тегло (PTFE=1x)
PTFE-обвивка PTFE (плътност 2,2 g/cm 3 ) ~0,25 kg 1× Неръждаема стомана-обвивка SS 316 (плътност 8,0 g/cm 3 ) ~0,95 kg ~3,8×
Incoloy обвит Incoloy 800 (плътност 8,1 g/cm3) ~0,96 kg ~3,8×
Мед-обвита мед (плътност 8,96 g/cm³) ~1,06 kg ~4,2×
Забележка: Действителното тегло на нагревателя включва проводника с вътрешно съпротивление и накрайниците, но пропорционалните разлики са подобни.

Лесен за инсталиране с практични предимства при работа
Намаленото тегло на PTFE нагревателите е голямо предимство при монтажа, тъй като те са по-лесни за работа. 3-метров потопяем нагревател от неръждаема стомана може да тежи 5 kg или повече и изисква двама монтажници или механична помощ за повдигане, за да го настроите безопасно. PTFE нагревател със същата дължина и диаметър тежи само 1,3 kg, който може лесно да се управлява от един техник.

Това намаляване на теглото води до редица реални ползи:

По-малко физическо напрежение за монтажния персонал - Дългите, тежки нагреватели са по-уморителни при повдигане и маневриране на позиция, особено през отвори на резервоари или над пътеки, и са по-податливи на изпускане или повреда.

Опростена поддръжка и изисквания за монтаж - По-леките нагреватели упражняват по-малко статично натоварване върху ръбовете на резервоара, фланците, монтажните скоби и фитингите на преградата. Това намалено натоварване минимизира вероятността от пълзене на фланеца или локално напукване от напрежение в пластмасови резервоари или тънкостенни-контейнери.

По-лесно подравняване и регулиране - Подравняването на лек-тефлонов нагревател за най-добра дълбочина на потапяне или хлабина на стената на резервоара отнема по-малко усилия и обикновено може да се извърши без оборудване.

На практика екипите за поддръжка са открили, че замяната на повреден нагревател с метална -обвивка с PTFE нагревател с подобна номинална мощност е много по-лесна, въпреки че е физически по-дълъг (страничен-продукт на по-ниската допустима плътност на ватове, обсъдена в предишни статии).

Най-голямо намаляване на теглото за по-големи, по-дълги нагреватели
Предимството на теглото на PTFE нараства с дължината на нагревателя. 6-метров (около 20 фута) PTFE потопяем нагревател може да тежи 2,5 kg, докато сравним нагревател от неръждаема стомана би бил почти 10 kg. Тази вариация може да означава разликата между изискването на подемник, специално скеле или манипулиране от двама-човека за инсталиране на много дълги нагреватели за дълбоки резервоари или вани за покритие.

И теглото също влияе пряко върху транспортните цени. Палет от десет PTFE нагревателя може да тежи със 70% по-малко от еквивалентния брой нагреватели с метална-обшивка, намалявайки тарифите за товари и превръщайки въздушния транспорт в реалистична опция за спешна замяна.

Ограничения и съображения
Ниското тегло на PTFE нагревателите е изключително благоприятно, но има няколко практически предупреждения, които си струва да се споменат. PTFE е сравнително меко вещество в сравнение с метала. Леката обвивка е по-вероятно да бъде срязана, ожулена или пробита случайно по време на трудно боравене. Скромното тегло на нагревателя може да насърчи небрежното третиране, но затова е важно методите за инсталиране да наблягат на внимателното боравене, да не плъзгат нагревателя през назъбени ръбове на резервоара, нито да стъпват по обвивката.

PTFE нагревателите също са по-леки и може да не се чувстват толкова „съществени“ като металните нагреватели. Тази представа понякога може да доведе до опасения относно издръжливостта, но правилно конструираните PTFE нагреватели са много издръжливи, когато се третират правилно с допълнителното предимство на подобрената химическа устойчивост.

Заключение: Лекото тегло на дизайна улеснява монтажа и намалява необходимата опора
Плътността на PTFE (≈2,2 g/cm3) е значително по-ниска от тази на материалите за метална обвивка като неръждаема стомана (≈8,0 g/cm3), следователно PTFE нагревател със същия размер ще тежи около една четвърт от това, което би тежил метален еквивалент. Това намаляване на теглото е особено важно за по-дългите нагреватели, тъй като манипулирането и монтирането стават все по-трудни.

PTFE нагревателите са леки и лесни за инсталиране, което позволява на един оператор да се справи с тях, елиминирайки напрежението и необходимостта от механична опора върху ръбовете и скобите на резервоара. Цените на товарите също са по-ниски. Изборът на материал на потопяеми нагреватели също влияе върху химическата съвместимост и топлинните характеристики, както и практическите съображения за инсталиране като тегло, лекота на боравене и нужди от хардуер за монтаж. Ниската плътност на PTFE е ясно предимство в приложения, където е желателна честа смяна на нагревателя, надземна инсталация или олекотена конструкция на резервоара.