Как да изберем PTFE нагревател за използване в резервоар под налягане (до 5 бара)?

PTFE потопяеми нагреватели се използват най-вече в отворени резервоари. Но когато процесът изисква запечатан съд под налягане, работещ при няколко бара, тогава нагревателят се превръща в граница на налягането и трябва да бъде конструиран като такъв. Един конвенционален нагревател с отворен-резервоар просто няма да помогне. Изборът на правилната единица включва разбиране на взаимодействието на налягането, температурата и качествата на материала – и желание за работа с производителя за индивидуално решение.

Защо стандартните PTFE нагреватели се повредят в резервоари под налягане
PTFE обвивката е подложена само на околното налягане и статичния напор на течността в отворен резервоар. Основната роля на нагревателя е да пренася топлина без електрически течове или корозия. Външното налягане се прилага върху цялата намокрена повърхност на нагревателя в резервоар под налягане (до 5 бара или 72 psi). Ако PTFE обвивката е твърде тънка или не се поддържа добре, тя ще се срути под диференциалното налягане. От друга страна, ако резервоарът е под налягане от газова обвивка и вътрешността на нагревателя се вентилира в атмосферата, обвивката трябва да устои на балониране навън.

Точката на проникване, където нагревателят преминава през стената на резервоара или фланеца, също е потенциален път за теч. Нормален компресионен фитинг или отворена жлеза няма да поддържат налягане. Пълният комплект-обвивка, уплътнение, фланец и електрическо завършване-трябва да се считат за компонент, поддържащ налягане.

Основни предизвикателства при проектиране за обслужване под налягане
1. Подсилена обвивка от PTFE
PTFE е доста мек полимер с ниска механична якост, особено при повишени температури. Якостта на опън на PTFE при 20 градуса е около 20-30 MPa, но намалява драстично с повишаване на температурата. При обичайните температури на обработка от 80-100 градуса материалът губи повече от половината от здравината си. Следователно номиналното налягане на PTFE нагревател е функция както на температурата, така и на геометрията на обвивката.

За работа до 5 бара обвивката трябва да бъде подсилена от време на време с 50–100% в сравнение с дизайна на отворен резервоар. Понякога към PTFE е включена метална мрежа или перфорирана метална обвивка, за да предложи механична опора, като същевременно поддържа химическа устойчивост, това се нарича подсилена обвивка. PTFE осигурява предотвратяване на корозия, а армировката поема натоварването от натиск.

2. Клемно уплътнение за високо налягане
Уплътнението между PTFE обвивката и монтажния фланец трябва да бъде херметично и да отговаря на налягането. Основен О-пръстен или уплътнение няма да работи с циклични колебания на налягането и температурата. Две общи решения са:

Пружинно-задвижвани PTFE уплътнения: PTFE кожух с вътрешна метална пружина, осигуряваща постоянна сила на уплътняване срещу отвора на фланеца чрез топлинно разширение и свиване.

Подсилени с метал уплътнения: Композитно уплътнение (напр. неръждаема стомана с PTFE покритие), което съчетава химическа инертност и механична здравина.

Ако ограничението за материала на уплътнението е превишено, уплътнението трябва да бъде позиционирано така, че да не е подложено на пълната температура на процеса. В много конфигурации хладната зона се образува чрез разширяване на неотопляемата зона на обвивката над нивото на течността и встрани от фланеца.

3. Номинално налягане на монтажния фланец
Фланецът, който се прикрепя към дюзата на резервоара, трябва да бъде конструиран по подходящ стандарт за съдове под налягане като ASME B16.5 за фланци с повдигната повърхност или пръстеновидни съединения. Типичният метален фланец обаче не може да бъде формован директно с PTFE за нагревател под налягане. Вместо това производителят обикновено използва метален фланец (от неръждаема стомана или въглеродна стомана с PTFE облицовка или покритие), който е машинно обработен, за да поеме PTFE обвивката и уплътнението. Класът на налягане на фланеца трябва да бъде равен или по-голям от проектното налягане на резервоара при максимална работна температура.

В случай на резервоари под налягане, нагревателят е компонент на оборудване под налягане и попада под същите правила като съда. Фланцова връзка, която изпуска или издухва под налягане, е сериозен проблем за безопасността, особено при горещи, корозивни течности.

4. Разклонителна кутия и електрически вход
Ако съединителната кутия на нагревателя е в пряка връзка с технологичния флуид, може да се наложи да бъде оценена за вътрешното налягане на резервоара. Дълга студена зона, дълъг неотопляем участък от PTFE обвивката, простиращ се над дюзата на резервоара, обикновено се използва за изолиране на съединителната кутия от мократа зона. Този хладен регион работи като термична бариера и бариера под налягане. Електрическите проводници преминават през херметично уплътнение (стъкло към метал или керамика) в горната част на нагревателя, където налягането е понижено.

Производителят може също така да осигури електрическо захранване с-номинално налягане, предназначено за конкретния диапазон на налягане и температура. Входът на проводника трябва да поддържа номиналното налягане на резервоара, т.е. всяка тръбна връзка трябва също да бъде запечатана.

Процесът на подбор – ръководство стъпка по стъпка
Изборът на PTFE нагревател за използване в резервоар под налягане не е дейност „направи си сам“. Тази информация трябва да бъде предоставена на производителя, за да бъде създаден безопасен, съвместим дизайн.

Задължителни спецификации
Параметър Да се ​​дадат подробности
Максимално работно налягане, напр. . 5 bar (габарит)
Макс. работна температура напр. . 95 градуса
Процесна течност|Състав, рН, налични разтворители
Размер на дюзите на резервоара и стандартен фланец, напр. DN80 PN16, ANSI 3″ клас 150
Необходима мощност и плътност на ватовете необходима kW, W/cm2
Метод на управление Вкл./изкл., SCR или термостат
Типичен отговор от производителя
Според спецификациите производителят ще:

Изчислете необходимата дебелина на обвивката – по-дебел PTFE за по-големи налягания; може да се препоръча подсилен дизайн.

Изберете тип уплътнение – Пружинно-тефлоново уплътнение или подсилено с метал уплътнение в зависимост от налягането и температурата.

Посочете фланеца – подходящ метален фланец (обикновено от неръждаема стомана) с изпъкнала повърхност или RTJ жлеб, пробит за поставяне на PTFE обвивката и уплътнението.

Проектирайте студената зона - Осигурете минимална дължина на обвивката без нагряване над максималното ниво на течността, за да поддържате фланеца и уплътнението достатъчно охладени за надеждна работа.

Осигурете сертификат за изпитване под налягане: Повечето производители ще тестват хидростатично модула на нагревателя до 1,5 пъти номиналното налягане преди изпращане.

Контролен списък за избор на решение за PTFE нагревател под налягане
Следните точки трябва да бъдат проверени, докато оценявате доставчик или разработвате спецификация за покупка:

Едновременно състояние на налягане и температура - Никога не предполагайте, че нагревател с номинално налягане 5 бара при стайна температура ще работи при 90 градуса. В.

Поискайте подсилена обвивка - Ако налягането е над 2 бара или температурата е над 80 градуса, особено попитайте дали обвивката има метална армировка или увеличена дебелина на стената.

Потвърдете фланеца и уплътнението с номинално налягане – Какъв е класът на налягане на фланеца (клас 150, клас 300 и т.н.) и типа на уплътнението? Поискайте тестова документация.

Проверете електрическото проникване - Уверете се, че входът на кабелите е спазена граница на налягането. Всички инсталации може да не са достатъчни за една студена зона.

Консултирайте се с производителя - Не се опитвайте да преобразувате отворен-нагревател на резервоар за обслужване под налягане. Изберете само източник с опит в PTFE нагреватели с номинално налягане.

Терминът избор на резервоар под налягане за нагревател от PTFE е крайно признание, че нагревателят трябва да бъде проектиран като компонент на съд под налягане, а не като обикновен елемент за потапяне.

Резюме: Специализацията не е по избор
PTFE нагревател за използване в резервоар под налягане (до 5 бара) е индивидуална поръчка и условията на процеса трябва да бъдат напълно разкрити на производителя, така че да може да се произведе безопасен, съвместим дизайн. Когато граничните условия се променят, трябва да се променят стандартните компоненти. Всичко, което ще работи в отворен резервоар, ще се срути или ще изтече под налягане. С правилните спецификации за налягане, температура, химия на флуида и детайли на фланеца, плюс квалифициран производител, е постижимо надеждно, дълготрайно-решение за отопление. Допълнителната техническа работа е минимална цена за безопасност на процеса и съответствие с разпоредбите.