Làm cách nào để chọn thiết bị gia nhiệt PTFE để sử dụng trong bể điều áp (tối đa 5 bar)?

Lò sưởi ngâm PTFE chủ yếu được sử dụng trong các bể hở. Nhưng khi quá trình này yêu cầu một bình kín, có áp suất chạy ở một vài bar thì bộ gia nhiệt sẽ trở thành ranh giới áp suất và phải được chế tạo như vậy. Một lò sưởi-bể hở thông thường sẽ không giải quyết được vấn đề. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp bao gồm việc nắm bắt sự tương tác giữa áp suất, nhiệt độ và chất lượng vật liệu – và sẵn sàng làm việc với nhà sản xuất để có giải pháp phù hợp.

Tại sao máy sưởi PTFE tiêu chuẩn không thành công trong bể điều áp
Vỏ bọc PTFE chỉ chịu áp suất xung quanh và đầu tĩnh của chất lỏng trong bể hở. Vai trò chính của lò sưởi là truyền nhiệt mà không bị rò rỉ điện hoặc ăn mòn. Áp suất bên ngoài được tác dụng lên toàn bộ bề mặt ướt của lò sưởi trong bình điều áp (lên đến 5 bar hoặc 72 psi). Nếu vỏ bọc PTFE quá mỏng hoặc không được bảo trì tốt, nó sẽ bị xẹp xuống dưới áp suất chênh lệch. Mặt khác, nếu bình được điều áp bằng chăn khí và bên trong lò sưởi được thông ra khí quyển, thì vỏ bọc phải chống lại sự phồng lên bên ngoài.

Điểm xuyên qua nơi lò sưởi đi qua thành bể hoặc mặt bích cũng là một đường rò rỉ tiềm ẩn. Một khớp nối nén thông thường hoặc tuyến mở sẽ không giữ được áp suất. Toàn bộ cụm-vỏ bọc, vòng đệm, mặt bích và đầu nối điện-phải được coi là bộ phận chứa áp suất.

Những thách thức thiết kế chính cho dịch vụ điều áp
1. Vỏ bọc gia cố bằng PTFE
PTFE là một loại polymer khá mềm có độ bền cơ học thấp, đặc biệt ở nhiệt độ cao. Độ bền kéo của PTFE ở 20 độ là khoảng 20–30 MPa, nhưng giảm đáng kể khi nhiệt độ tăng. Ở nhiệt độ xử lý thông thường là 80–100 độ, vật liệu mất hơn một nửa độ bền. Do đó, định mức áp suất của lò sưởi PTFE là một hàm số của cả nhiệt độ và hình dạng vỏ bọc.

Để sử dụng ở áp suất lên tới 5 bar, đôi khi vỏ bọc phải được tăng cường thêm 50–100% so với thiết kế bể mở. Đôi khi, lưới kim loại hoặc lớp lót kim loại đục lỗ được đi kèm với PTFE để hỗ trợ cơ học trong khi vẫn duy trì khả năng kháng hóa chất, đây được gọi là vỏ bọc gia cố. PTFE giúp chống ăn mòn và cốt thép chịu tải áp suất.

2. Phốt đầu cuối áp suất cao
Vòng đệm giữa vỏ bọc PTFE và mặt bích lắp phải được làm kín và chịu áp suất định mức. Vòng đệm hoặc vòng chữ O{1}} cơ bản sẽ không hoạt động với sự dao động nhiệt độ và áp suất theo chu kỳ. Hai giải pháp phổ biến là:

Vòng đệm PTFE được cấp điện bằng lò xo-: Lớp bọc PTFE có lò xo kim loại bên trong cung cấp lực bịt kín ổn định chống lại lỗ khoan của mặt bích thông qua sự giãn nở và co lại vì nhiệt.

Miếng đệm gia cố bằng kim loại: Một miếng đệm composite (ví dụ: thép không gỉ được phủ PTFE) kết hợp tính trơ hóa học và độ bền cơ học.

Nếu vượt quá giới hạn vật liệu bịt kín, thì phốt phải được định vị sao cho nó không phải chịu nhiệt độ toàn bộ quá trình. Trong nhiều cấu hình, vùng làm mát được hình thành bằng cách mở rộng vùng không được làm nóng của vỏ bọc lên trên mức chất lỏng và cách xa mặt bích.

3. Áp suất mặt bích lắp định mức
Mặt bích gắn vào vòi phun của bể phải được chế tạo theo tiêu chuẩn bình áp lực phù hợp, chẳng hạn như ASME B16.5 cho mặt nâng hoặc mặt bích khớp vòng. Tuy nhiên, mặt bích kim loại thông thường không thể được đúc trực tiếp bằng PTFE cho lò sưởi điều áp. Thay vào đó, nhà sản xuất thường sử dụng mặt bích kim loại (thép không gỉ hoặc thép cacbon có lớp lót hoặc lớp phủ PTFE) được gia công để tiếp nhận lớp vỏ bọc và con dấu PTFE. Cấp áp suất mặt bích phải bằng hoặc lớn hơn áp suất thiết kế của bể ở nhiệt độ vận hành tối đa.

Trong trường hợp bình điều áp, bộ gia nhiệt là một bộ phận của thiết bị áp suất và tuân theo các quy tắc tương tự như bình điều áp. Kết nối mặt bích bị rò rỉ hoặc nổ dưới áp suất là một vấn đề an toàn nghiêm trọng, đặc biệt là với chất lỏng nóng, ăn mòn.

4. Hộp nối và lối vào điện
Nếu hộp nối dây của thiết bị sưởi được kết nối trực tiếp với chất lỏng xử lý, thì nó có thể cần được đánh giá về áp suất bên trong của bể. Vùng lạnh dài, một đoạn dài không được gia nhiệt của vỏ bọc PTFE kéo dài phía trên vòi bể, thường được sử dụng để cách ly hộp nối khỏi khu vực bị ướt. Vùng lạnh giá này hoạt động như một rào cản nhiệt và áp suất. Các dây điện đi qua một vòng bịt kín (thủy tinh đến kim loại hoặc gốm) ở phía trên cụm lò sưởi, nơi áp suất đã được hạ xuống.

Nhà sản xuất cũng có thể cung cấp nguồn cấp điện được định mức-áp suất, được định mức cho phạm vi áp suất và nhiệt độ cụ thể. Lối vào của dây phải duy trì định mức áp suất của bể, tức là mọi kết nối ống dẫn cũng phải được bịt kín.

Quy trình tuyển chọn – Hướng dẫn từng bước
Việc chọn lò sưởi PTFE để sử dụng trong bể điều áp không phải là hoạt động tự thực hiện. Thông tin này phải được gửi đến nhà sản xuất để tạo ra một thiết kế tuân thủ, an toàn.

Thông số kỹ thuật bắt buộc
Thông số chi tiết được cung cấp
Áp suất vận hành tối đa, ví dụ:. 5 bar (đồng hồ đo)
Tối đa. nhiệt độ hoạt động, ví dụ:. 95 độ
Chất lỏng xử lý|Thành phần, pH, dung môi có mặt
Kích thước vòi phun bể và tiêu chuẩn mặt bích ví dụ DN80 PN16, ANSI 3″ Class 150
Công suất yêu cầu và mật độ watt cần thiết, W/cm2
Phương pháp điều khiển Bật/tắt, SCR hoặc điều chỉnh nhiệt độ
Phản hồi điển hình từ nhà sản xuất
Theo thông số kỹ thuật, nhà sản xuất sẽ:

Tính toán độ dày vỏ bọc cần thiết – PTFE dày hơn để có áp suất lớn hơn; một thiết kế gia cố có thể được khuyên.

Chọn loại con dấu – Miếng đệm PTFE được cấp năng lượng bằng lò xo hoặc miếng đệm được gia cố bằng kim loại, tùy thuộc vào áp suất và nhiệt độ.

Chỉ định mặt bích – Một mặt bích kim loại phù hợp (thường là thép không gỉ) có mặt nâng lên hoặc rãnh RTJ được khoan để chứa vỏ bọc và vòng đệm PTFE.

Thiết kế vùng lạnh - Cung cấp chiều dài vỏ bọc không được làm nóng tối thiểu trên mức chất lỏng tối đa để giữ cho mặt bích và vòng đệm đủ mát để vận hành đáng tin cậy.

Cung cấp chứng nhận kiểm tra áp suất: Hầu hết các nhà sản xuất sẽ kiểm tra thủy tĩnh cụm máy sưởi đến 1,5 lần áp suất định mức trước khi giao hàng.

Danh sách kiểm tra lựa chọn quyết định cho bể điều áp gia nhiệt PTFE
Những điểm sau đây cần được kiểm tra khi đánh giá nhà cung cấp hoặc xây dựng đặc điểm mua hàng:

Trạng thái nhiệt độ và áp suất đồng thời - Đừng bao giờ cho rằng máy sưởi định mức 5 bar ở nhiệt độ phòng sẽ hoạt động ở 90 độ. C.

Yêu cầu vỏ bọc được gia cố - Nếu áp suất trên 2 bar hoặc nhiệt độ trên 80 độ, hãy đặc biệt hỏi xem vỏ bọc có cốt thép bằng kim loại hay độ dày thành tăng cường hay không.

Xác nhận mặt bích và con dấu định mức áp suất - Loại áp suất mặt bích (Loại 150, Loại 300, v.v.) và loại con dấu là gì? Yêu cầu tài liệu kiểm tra.

Kiểm tra sự xâm nhập của điện - Xác minh rằng đầu vào dây có được duy trì ranh giới áp suất hay không. Tất cả các lượt cài đặt có thể không đủ cho một vùng lạnh.

Hãy tham khảo ý kiến ​​của nhà sản xuất - Đừng cố gắng chuyển đổi thiết bị làm nóng bể-mở sang dịch vụ điều áp. Chỉ chọn nguồn có kinh nghiệm về bộ gia nhiệt PTFE được xếp hạng áp suất.

Thuật ngữ lựa chọn bể điều áp bộ gia nhiệt PTFE là sự công nhận cuối cùng rằng bộ gia nhiệt phải được thiết kế như một bộ phận của bình chịu áp, không phải là một bộ phận ngâm đơn giản.

Tóm tắt: Chuyên môn hóa không phải là tùy chọn
Bộ gia nhiệt PTFE để sử dụng trong bể điều áp (tối đa 5 bar) là đơn đặt hàng tùy chỉnh và các điều kiện quy trình cần phải được tiết lộ đầy đủ cho nhà sản xuất để có thể tạo ra thiết kế an toàn, tuân thủ. Khi các điều kiện biên thay đổi, các thành phần tiêu chuẩn cũng phải thay đổi. Bất cứ thứ gì hoạt động được trong bể hở sẽ bị sập hoặc rò rỉ dưới áp lực. Với các thông số kỹ thuật phù hợp về áp suất, nhiệt độ, tính chất hóa học của chất lỏng và các chi tiết mặt bích, cùng với nhà sản xuất đủ tiêu chuẩn, bạn có thể đạt được giải pháp sưởi ấm lâu dài,-đáng tin cậy. Công việc kỹ thuật bổ sung là mức giá tối thiểu phải trả để đảm bảo an toàn quy trình và tuân thủ các quy định.