Sivulla oleva--PTFE-lämmitin näyttää yksinkertaiselta-, ripusta se seinän päälle. Mutta jos vaakasuora ulottuvuus on liian lyhyt, lämpö jää loukkuun seinän lähelle; jos se on liian pitkä, se iskee vastakkaiselle puolelle. Oikeiden mittojen saaminen on harjoitusta tankin geometriassa. Pyöreälle säiliölletyöntöpituuden halkaisija sivun PTFE-lämmittimen ylivalinta määrää suoraan lämmitystehokkuuden, nesteen kierron ja laitteiden pitkäikäisyyden. Väärä mitoitus johtaa kuumiin kohtiin, huonoon konvektioon tai mekaanisiin vaurioihin.
Määritellyt keskeiset mitat: Pystyjalka ja vaakasuora jalka
Ylä--sivulämmittimellä on tyypillisesti L--muotoinen kokoonpano. Kaksi kriittistä ulottuvuutta on määritettävä:
Vaakasuuntainen jalka (lisäyspituus)– Etäisyys säiliön seinästä lämmitettävän osan kaukaisimpaan kohtaan mitattuna säteittäisesti sisäänpäin.
Pystyjalka (upotussyvyys)– Alaspäin nesteeseen ulottuvan lämmitetyn osan pituus.
Kolmas parametri, lämmittimen halkaisija (yleensä 10–30 mm PTFE-vaippaelementeillä), vaikuttaa taivutussäteeseen ja rakenteen jäykkyyteen. Sisäänpanopituus ja halkaisija yhdessä määräävät kuitenkin, sopiiko lämmitin turvallisesti säiliön sisään samalla kun se edistää luonnollista konvektiota.
Vaakajalka: Keskivyöhykkeen saavuttaminen
Kiukaan vaakasuuntaisen jalan on ulotuttava lämmitettävä osa riittävän kauas säiliön seinästä, jotta lämpö ei jää kiinni rajakerroksen lähelle. Jos se sijoitetaan liian lähelle seinää, nouseva kuuma neste tarttuu seinän pintaan muodostaen pysähtyneen kalvon, joka vähentää lämmönsiirtoa ja nopeuttaa paikallista hilseilyä. Päinvastoin, jos vaakasuora jalka on liian pitkä, lämmitin voi osua pyöreän säiliön vastakkaiseen seinämään aiheuttaen mekaanista rasitusta tai PTFE-vaipan vaurioita.
Käytännön sääntö sijoittaa lämmitettävän osan sisäänpienempi keskimääräinen äänenvoimakkuussäiliöstä. Pyöreässä säiliössä tämä tarkoittaa, että vaakasuuntaisen jalan tulee olla noin 40–50 % säiliön säteestä jättäen vähintään 50–100 mm:n rako vastakkaiseen seinään. Tämä keskitetty sijoitus edistää symmetrisiä konvektiovirtoja: kuuma neste nousee keskeltä, jäähtyy pinnalla ja virtaa alaspäin seiniä pitkin -luonnollinen kiertomalli, joka minimoi lämpötilan kerrostumisen.
Pystyjalka: Oikean upotussyvyyden saavuttaminen
Pystysuuntaisen jalan on asetettava lämmitysvyöhyke riittävän syvälle, jotta jopa normaaleissa nestetason vaihteluissa (esim. haihtuminen, täyttö-pois) koko kuumennettu pituus jää kokonaan veden alle. PTFE-lämmittimen osittainen altistuminen ilmalle jännitteisenä aiheuttaa ylikuumenemista, koska ilma poistaa lämpöä paljon vähemmän tehokkaasti kuin neste. PTFE-materiaali voi pehmetä tai hajota yli 120 astetta ilmassa.
Tyypillinen koko:Lämmitettävän pituuden tulee ulottua noin70–80 % normaalista nesteen syvyydestä. Lämmittimen alimman kohdan tulee sijaita muutaman senttimetrin (yleensä 50–100 mm) säiliön pohjan yläpuolella, jotta vältetään lietteen kerääntyminen, sedimentti tai kiintoaineet, jotka voivat eristää pintaa. Lämmitettävän osan korkeimman kohdan tulee olla vähintään 50–100 mm käyttönesteen vähimmäistason alapuolella, jotta taataan upottaminen normaalin tasojakson aikana.
Ajattele lämmittimen muodostavan lämpösavun-; se tarvitsee tilaa imeäkseen viileämpää nestettä alhaalta ja poistaakseen lämmitetyn nesteen ylöspäin. Hyvin lyhyt lämmitetty pituus (esim. vain 30 % nesteen syvyydestä) muodostaa kapean konvektiokennon, joka jättää suurimman osan säiliöstä kylmäksi. Erittäin pitkä lämmitetty pituus (esim. 90 % syvyydestä) voi raapia pohjaa tai sekoittaa laskeutuneita kiintoaineita.
Lämmittimen halkaisijan rooli
Lämmittimen halkaisija (PTFE{0}}pinnoitetun putken ulkohalkaisija) vaikuttaa kahteen käytännön rajoitteeseen:
Pienin taivutussäde– PTFE{0}}-vaippaiset lämmittimet vaativat L-muotoisen kulman vähimmäistaivutussäteen, joka on tyypillisesti 5–8 kertaa putken halkaisija. Suurempi halkaisija edellyttää kevyempää taivutusta, mikä lisää kokonaisjalanjälkeä ja saattaa vaatia leveämmän säiliön.
Rakenteellinen jäykkyys– Pidempi vaakasuora jalka yhdistettynä pieneen halkaisijaan saattaa sallia lämmittimen painumisen oman painonsa vaikutuksesta, jolloin kärki siirtyy säiliön seinää kohti. Suurempi halkaisija parantaa jäykkyyttä, mutta lisää materiaalikustannuksia ja vähentää lämmittimien sallittua määrää, jotka mahtuvat yhden säiliön vanteen päälle.
Tukikannattimen tulee kestää lämmittimen paino ja vaakasuuntaisen jalan aiheuttama taivutusmomentti. Yli 300 mm:n vaakasuuntaisille jatkeille suositellaan välikiinnikettä tai raskaampaa-seinämäistä PTFE-putkea.
Käytännöllinen mitoitusesimerkki pyöreälle säiliölle
Tarkastellaan pyöreää säiliötä, jonka sisähalkaisija on 1000 mm ja normaali nestesyvyys 1200 mm.
Vaakasuuntainen jalka– Tavoitteena on keskusta-alue. Säde=500 mm. 250 mm:n vaakasuora jalka (50 % säteestä) asettaa lämmittimen akselin 250 mm:n päähän seinästä jättäen 250 mm vapaata tilaa vastakkaiseen seinään. Tämä on hyväksyttävää.
Pystysuora lämmitetty pituus– 70–80 % 1 200 mm:stä=840–960 mm. Valitse 900 mm yksinkertaisuuden vuoksi.
Pohjan välys– Asenna lämmitin niin, että alin kohta on 100 mm säiliön pohjan yläpuolella. Siten pystyjalka ulottuu 100 mm pohjan yläpuolelta 1000 mm pohjan yläpuolelle (koska 100 + 900=1000 mm).
Huippu uppoutuminen– Nesteen vähimmäispinta ei saa koskaan laskea alle 1100 mm (jätä 100 mm lämmittimestä näkyviin). Määritä matalan-tason lukitus sammuttaaksesi lämmittimen, jos taso laskee tämän pisteen alapuolelle.
Yleisten sudenkuoppien välttäminen
Älä aseta lämmitettyä osaa säiliön yläneljännekselle– Aaltoliike, roiskeet tai tason pudotukset voivat paljastaa lämmittimen.
Älä anna lämmittimen koskettaa pohjaa– Laskeutunut liete eristää PTFE-pinnan aiheuttaen paikallista ylikuumenemista.
Älä jätä huomiotta tukikannattimen momenttikapasiteettia– Pitkä vaakasuora jalka (esim. 500 mm tai enemmän) kohdistaa huomattavan vääntömomentin säiliön vanteen kannakkeeseen. Ruostumattomasta teräksestä valmistettu vahvistus saattaa olla tarpeen.
Johtopäätös
Sivulla olevan PTFE-lämmittimen määrittäminen--on räätälöityjä töitä-, säiliön halkaisija ja syvyys sanelevat raajojen tarkan pituuden ja lämmittimen halkaisijan. Thetyöntöpituuden halkaisija sivun PTFE-lämmittimen ylion valittava siten, että lämmitetty osa sijaitsee alemmassa keskitilavuudessa, kattaa 70–80 % nesteen syvyydestä samalla, kun se tyhjentää pohjan ja pysyy koko ajan veden alla. Oikein mitoitettu lämmitin toimii luonnollisten nestevirtojen kanssa, ei niitä vastaan, ja tarjoaa tehokkaan, kalkkia kestävän lämmityksen syövyttäville kylpyille. Epäselvissä tapauksissa säiliön mittapiirustus yhdistettynä yksinkertaiseen luonnokseen ehdotetusta lämmittimen geometriasta estää kalliit kenttämuutokset.
