Vain ylälaipasta tuettu pystysuora PFA-lämmitin toimii ulokepalkkina. Sen oma paino luo taivutusjännitystä ja lämpölaajeneminen lisää aksiaalista jännitystä. Suurin sallittu taipuma kärjessä (alhaalla) ennen pysyvää muodonmuutosta tai laipan halkeilua on 15–25 mm 1,5 m pitkällä, ulkohalkaisijaltaan 25 mm ja seinämänpaksuudella 2 mm. Tämä taipuma vastaa 0,6–1,0 asteen kärkikulmaa. Yli 30 mm:n taipuma osoittaa PFA:n taipumista tai laipan ylijännitystä. Taipuma mitataan pystyakselista lämmittimen ollessa käyttölämpötilassa (lämpölaajeneminen suoristaa sitä jonkin verran). Lisää yli 1,5 metrin pituisiin lämmittimiin -keskivälituet. Yksinkertainen laskentamenetelmä määrittää turvalliset taipumarajat.
Taipumalaskenta ulokelämmittimelle
Tasaiselle tangolle, jonka pituus on L, paino W, ulkohalkaisija D ja moduuli E, kärjen taipuma δ=(L × L³) / (8 × E × I), missä I=π × (D⁴ – d⁴) / 64. 1,5 m (1500 mm) PFA}} mm, {{6} (d=21 mm), paino ≈ 2,5 kg (24,5 N). E 100 asteessa ≈ 350 MPa. I=π × (25⁴ – 21⁴)/64=0.0491 × (390 625 – 194 481)=0.0491 × 196, 144=9, 630 mm⁴. δ=(24,5 × 1500³) / (8 × 350 × 9 630)=(24,5 × 3,375 e9) / (8 × 3,37 e6)=(8,27 e10) / (2,70 e7}, {06 Tämä on mahdotonta (3 metriä). Virhe: painon pitäisi olla N/mm? Ei, kaava on johdonmukaisissa yksiköissä. Käytä N ja mm: L=1500 mm, L=24.5 N, E=350 N/mm², I=9,630 mm⁴. L × P³=24.5 × 3,375 e9=8.27e10 N·mm³. 8×E × I=8 × 350 × 9, 630=8 × 3 370, 500=26, 964 000 N × mm². δ=8.27e10 / 2,70e7=3,063 mm=3 metriä. Selvästi väärä{80}}PFA painuisi lattialle. Virhe: 100 asteessa E=350 MPa=350 N/mm² on oikea. Mutta kaava antaa δ:n millimetreinä{86}} on absurdi. Tarkistan: samankokoisen teräsulokkeen (E=200,000 MPa) δ olisi 3 063 × (350/200 000) ≈ 5,4 mm. Se on uskottavaa. PFA:lle, jonka E=350 MPa, δ=5.4 mm × (200 000/350)=5.4 × 571=3,085 mm. Kyllä, PFA on niin joustava, että 1,5 metrin sauva painuisi 3 metriä oman painonsa alla. Mutta PFA-lämmittimessä on metalliydin (Incoloy, E≈200 000 MPa), joka kantaa kuorman. Komposiittijäykkyyttä hallitsee metalliydin. Ytimelle OD=21 mm, ID=10 mm (tyypillinen), I_core=0.0491 × (21⁴ – 10⁴)=0.0491 × (194 481 – 10 000)=0.0491 × 184 ⁴,{{1207}},{0. E_core=200 000 MPa. PFA lisää vähän jäykkyyttä. Yhdistelmäpoikkeama δ=(L × P³) / (8 × E_core × I_core)=8.27e10 / (8 × 200 000 × 9 050)=8.27e10 / (8 × 1,81 e9)=8.27e10} /{1}}e10 Se on todellinen poikkeama. Itse PFA taipuisi 3 m ilman tukea, mutta metalliydin pitää sen suorana. Joten taipumarajaa säätelee PFA{159}}metallirajapinnan jännitys, ei PFA:n oma jäykkyys.
Sallitut taipumarajat lämmittimen pituuden mukaan
| Lämmittimen pituus (mm) | Metalliytimen ulkohalkaisija (mm) | Ydinseinä (mm) | Laskettu kärjen taipuma (mm) | Suurin sallittu taipuma (mm) | Rajoitustekijä |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,000 | 21 | 3 | 1.9 | 10 | Laipan jännitys |
| 1,200 | 21 | 3 | 3.0 | 12 | Laipan jännitys |
| 1,500 | 21 | 3 | 5.7 | 15 | PFA{0}}metallinen käyttöliittymä |
| 1,800 | 21 | 3 | 9.2 | 18 | PFA{0}}metallinen käyttöliittymä |
| 2,000 | 21 | 3 | 12.5 | 20 | Sydämen taivutusraja |
| 1,500 | 25 | 4 | 3.6 | 20 | Jäykempi ydin mahdollistaa suuremman taipuman |
| 1 500 (lisää keskituki) | 21 | 3 | 0.7 (tuessa) | 5 (tukien välissä) | Tuki estää suuren taipuman |
Kun taipuminen tulee ongelmalliseksi
Näkyvä taipuma (lämmittimen kallistus) 10–20 mm on hyväksyttävä, mutta suurempi taipuma aiheuttaa:
Laippa halkeilee: Kylmän pään laipassa on taivutusmomentti M=W × L/2 (noin 18 N·m 1,5 metrin lämmittimelle). Tämä momentti rasittaa PFA-laippaa. 25 mm taipuessa momentti kasvaa 10–15 %, kun lämmittimen massakeskipiste siirtyy.
PFA{0}}metallirajapinnan delaminointi: Taivutus synnyttää jännitystä sydämen toiselle puolelle ja puristusta toiselle puolelle. Syklinen taivutus (nesteen virtaus, sekoitus) väsyttää rajapintaa.
Säiliön seinäkosketus: A heater deflected >30 mm voi koskettaa säiliön seinämää, mikä aiheuttaa paikallisen kuuman pisteen ja sähköoikosulun vaaran.
Jos kärjen taipuma ylittää 25 mm, asenna 1,5 m:n lämmittimelle keski-jännevälin ohjausrengas (ei-kiinnitys, 2–3 mm välys) tai alatuki. Älä luota pelkästään laippaan erittäin pitkien lämmittimien kohdalla.
Kenttämittaus
Voit mitata taipuman ripustamalla putkiston ylälaipan keskiviivaan. Mittaa vaakasuora etäisyys kärjen keskiviivasta luotiviivaan. Vertaa etäisyyteen keskipisteessä-. Hyväksyttävä: kärjen siirtymä Pienempi tai yhtä suuri kuin pituus/100 (15 mm, 1,5 m). Jos kärjen siirtymä ylittää 20 mm, lisää tuki.
Johtopäätös: 15–25 mm Max taipuma 1,5 m lämmittimelle
1,5 m pitkälle PFA-lämmittimelle, joka on tuettu vain ylälaipasta, suurin sallittu kärjen taipuma on 15–25 mm ennen suorituskyvyn heikkenemistä tai laipan halkeilua. Teräsydin kantaa painon, joten taipuma on pieni (5–10 mm pelkästä painovoimasta). Ylimääräistä lämpölaajenemisen, nesteen virtauksen tai väärän suuntauksen aiheuttamaa taipumaa on tarkkailtava. Käytä pituus/100 sääntöä: taipuma Pienempi tai yhtä suuri kuin pituus/100. 1,5 metrin kohdalla se on 15 mm. Lisää yli 1,5 metrin pituisiin lämmittimiin -keskivälituet. Muutaman millimetrin taipuma on vaaraton. Yli 25 mm tarkoittaa ongelmia. Mittaa, tue, suorista. Lämmittimesi pysyy linjassa ja kestää pidempään. Laippa voi tehdä vain niin paljon. Tue loput.
