Kaksois-kierretty lämmityselementti-kaksi riippumatonta vastuspiiriä, jotka on kierretty rinnakkain samalla lämmittimen pituudella-voi tuottaa 50 % tehoa yhden piirin vioittumisen jälkeen. Kuitenkin, tapahtuuko tämä ilman paikallisia kuumia kohtia, riippuu täysin käämityskuviosta. Jos molemmat piirit on kudottu tasaisesti yhteen (vuorottelevat kierrokset), yksi piirivika jättää jokaisen toisen kierroksen aktiiviseksi, jolloin syntyy jaksoittainen kuuma-kylmä kuvio: PFA-pinnan lämpötila vaihtelee ±15–30 astetta pitkin pituutta, kuumia kohtia aktiivisissa käännöksissä ja kylmiä kohtia epäonnistuneissa käännöksissä. Tämä epätasainen kuumennus aiheuttaa lämpörasitusta ja paikallista kalkkikerrostumaa. Jos kaksi piiriä on kierretty erillisiksi vyöhykkeiksi (piiri A alaosassa, piiri B yläosassa), yhden piirin vika jättää puolet lämmittimestä kylmäksi,{11}}ei hyväksyttävä tasaisen lämpötilan kannalta. Vikatilan{13}}yhdenmukaisuuden optimaalinen rakenne on kaksois{14}}haavan lämmitin, jossa molemmat piirit on jaettu tasaisesti, mutta liitännässä on redundanssi: kukin piiri antaa tehon puolet kierroksista, mutta kierrokset on paritettu siten, että aktiiviset ja passiiviset kierrokset ovat vierekkäin, eivät vuorottele. Silloinkin säilyy 5–10 asteen vaihtelu. Käytä kriittisissä sovelluksissa, jotka vaativat todellista redundanssia ilman hot spotteja, kahta erillistä yhden -piirin lämmitintä (katso artikkeli #36). Kaksoishaava{22}}on kompromissi.
Lämpötilan jakautuminen yhden piirin vian jälkeen
| Kääntyvä kuvio | Turn Distribution | Vaihto yhden piirin epäonnistumisen jälkeen | Hot Spot ΔT vs. Ennen epäonnistumista | Hyväksytään prosessiin? |
|---|---|---|---|---|
| Vuorotteleva (A,B,A,B…) | Yhteenkudottu, 50% kumpikin | ±15–30 astetta pituudella | +20–40 astetta aktiivisissa käännöksissä | Marginaali (mittakaavariski) |
| Paritettu (AA,BB,AA,BB…) | Kaksi aktiivista kierrosta yhdessä, sitten kaksi ei-aktiivista | ±10-20 astetta | +10–25 astetta | Hyväksyttävä alhaiselle herkkyydelle |
| Alue (alhaalla A, ylhäällä B) | A alaosassa, B yläosassa | 0 astetta epäonnistuneella puoliskolla, normaali muulla | N/A (kylmä vyöhyke) | Ei hyväksyttävää |
| Jaettu lämpötaajuuskorjaimella (kupariholkki) | Vuorotellen + kupariholkki | ±5-10 astetta | +5–15 astetta | Hyvä |
| Kaksi erillistä lämmitintä | Itsenäiset yksiköt | 0 astetta (yksi lämmitin pois päältä) | 0 astetta (muu lämmitin kompensoi) | Paras (katso artikkeli #85) |
Lämpökuvaus epäonnistuneesta kaksois{0}}haavan lämmittimestä
6 kW:n kaksois-lämmitin (vuorotteleva kierros, kukin piiri 3 kW), joka toimii 3 kW:lla yhden piirin vian jälkeen, näyttää:
Aktiiviset käännökset: pintalämpötila 120 astetta (80 asteen vedessä)
Epäaktiiviset käännökset: pintalämpötila 85 astetta (sama kuin neste)
Jaksoisuus: 5-10 mm kuuman ja kylmän nauhan välillä
Kuumanauhat ovat vain 3–4 mm leveitä.
Kalkkia-muodostavassa vedessä kuumat nauhat muuttuvat valkoisiksi, kun taas kylmät nauhat pysyvät puhtaina. Vaaka kiihdyttää paikallista ylikuumenemista, jolloin aktiiviset käännökset epäonnistuvat nopeammin. Käytännössä yhden piirin vikaantuneena toimiva lämmitin kestää harvoin yli muutaman kuukauden ennen kuin jäljellä oleva piiri katkeaa paikallisen ylikuumenemisen vuoksi.
Tehonjako ja kuormitus jäljellä olevassa piirissä
Kun yksi piiri katkeaa (avoin piiri), jäljellä olevan piirin on kuljettava täysi jännite (jos kytketty rinnan). Sen teho on P=V²/R. Jos molemmilla piireillä on sama resistanssi R, kokonaisteho ennen vikaa=2 × V²/R=2P_piiri. Vian jälkeen teho=V²/R=P_circuit=50% alkuperäisestä kokonaismäärästä. Tämä on oikein. Jäljelle jäänyt piiri toimii kuitenkin nyt samalla wattitiheydellä kuin ennen (sama jännite, sama vastus, sama lämpö per kierros), mutta puolet vähemmän aktiivisia kierroksia. Aktiiviset kierrokset eivät näe muutosta lämmöntuotannossa. Mutta lämpö, joka olisi nyt mennyt epäonnistuneisiin käännöksiin, täytyykö aktiivisten kierrosten haihduttaa? Ei – epäonnistuneet käännökset ovat yksinkertaisesti pois päältä. Aktiiviset kierrokset tuottavat samaa lämpöä kuin ennenkin, mutta epäonnistuneista kierroksista ei tule lämpöä. Kokonaislämpöteho puolittuu. Aktiivikierrokset eivät ylikuumene paikallisesti liiallisesta tehosta. Aktiivikierrosten lämpötila voi kuitenkin nousta hieman, koska viereiset kylmät kierrokset eivät enää vaikuta välissä olevan nesteen lämmittämiseen. Aktiivikierrosten lämpövirta leviää sivusuunnassa, mutta kun naapureiden lämpöä on vähemmän, aktiivisen kierroksen lämpötila nousee 5–15 astetta. Tämä on paikallinen hot spot.
Käytännön arviointi prosessillesi
| Prosessivaatimus | Hyväksyttävä lämpötilan vaihtelu vian jälkeen | Kaksoishaava- Sopiiko? | Parempi Ratkaisu |
|---|---|---|---|
| ±1 aste (puolijohde, lääke) | Ei | Ei | Kaksi erillistä lämmitintä + vara |
| ±3 astetta (tarkkuuskemikaali) | Ei | Ei | Kaksi erillistä lämmitintä |
| ±5 astetta (yleinen teollisuus) | Marginaali | Mahdollisesti (kupariholkilla) | Kaksi erillistä lämmitintä |
| ±10 astetta (pinnoitus, pesu) | Kyllä | Kyllä (vuorotellen, hihalla) | Hyväksyttävä |
| Ei lämpötilan säätöä (vain käyttöjakso) | Kyllä | Kyllä (mikä tahansa malli) | Hyväksyttävä |
Esimerkki kentästä
Päällystyslinjassa käytettiin kahta-käämitettyä PFA-lämmitintä (vuorotellen) 50 %:n tehon redundanssin aikaansaamiseksi. Kun yksi piiri epäonnistui, lämmitin jatkoi toimintaansa 50 % teholla. Kuitenkin kuumat nauhat (15 astetta keskiarvon yläpuolella) aiheuttivat valkoisia asteikkorenkaita aktiivisissa käännöksissä. Vaakarenkaat huononsivat lämmönsiirtoa ja jäljellä oleva piiri epäonnistui 3 kuukauden kuluttua. Tehdas siirtyi kahteen erilliseen 3 kW:n lämmittimeen yhden 6 kW:n kaksoishaavan sijaan. Kun yksi lämmitin epäonnistui, kylvyn lämpötila laski 85 asteeseen 90 astetta, mutta pinnoitteen laatu pysyi hyväksyttävänä. Viallinen lämmitin vaihdettiin määräaikaishuollon aikana. Lämpötilarajaa ei esiintynyt. Tehdas päätteli, että kaksi erillistä lämmitintä tarjosivat todellista redundanssia ilman kuumia kohtia.
Johtopäätös: kaksoishaava{0}} tarjoaa 50 % tehoa, mutta luo kuumia kohtia
Kaksi{0}}käämitetty PFA-lämmitin kahdella rinnakkaisella piirillä voi tuottaa 50 % tehoa yhden piirin vioittumisen jälkeen. Jäljelle jäävät aktiiviset käännökset luovat kuitenkin jaksoittaisia kuumia vyöhykkeitä (±15–30 asteen vaihtelu), ellei lämpökorjainta (kupariholkkia) lisätä. Tämä epätasainen lämpötila aiheuttaa paikallisen mittakaavan, lämpörasituksen ja mahdollisen jäljellä olevan piirin vian. Prosesseissa, jotka sietävät ±10 asteen vaihtelua, kaksoishaava{8}} voi olla hyväksyttävä. Tarkkaa lämpötilan säätöä varten käytä kahta erillistä yhden{10}}piirin lämmitintä. Kaksoishaava{12}}on tilaa-säästävä kompromissi, ei todellinen redundanssiratkaisu. Jos käyttöaika on kriittinen, käytä ylimääräistä tilaa kahdelle lämmittimelle. Prosessi on yhtenäisempi ja ylläpito on yksinkertaisempaa. Kuumat nauhat eivät ole vaarattomia. Ne skaalautuvat, halkeilevat, epäonnistuvat. Vältä niitä erillisillä lämmittimillä.
