ความลึกของการแช่มีผลกระทบต่ออัตราการถ่ายเทความร้อนและความปลอดภัยของเครื่องทำความร้อน PTFE อย่างไร?

ระดับของเหลวอาจลดลงเนื่องจากการสูญเสียการระเหยหรือเนื่องจากไม่ได้เติมถังและส่วนหนึ่งของเครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE สัมผัสกับไอหรืออากาศ การเปลี่ยนแปลงความลึกของการแช่เพียงเล็กน้อยอาจส่งผลกระทบร้ายแรงต่อฮีตเตอร์ได้ การทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างความลึกของการแช่ การถ่ายเทความร้อน และข้อจำกัดของวัสดุถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโรงงานใดๆ ที่ใช้องค์ประกอบความร้อนที่ต้านทานการกัดกร่อน-เหล่านี้

ขอบเขตความร้อนของเส้นของเหลว
ในทางปฏิบัติ เส้นของเหลวเป็นตัวกั้นความร้อนที่รุนแรง ความหนาแน่นของวัตต์ที่กำหนดของเครื่องทำความร้อนจะใช้ได้เฉพาะเมื่อความยาวที่ให้ความร้อนทั้งหมดจมอยู่ใต้น้ำเท่านั้น เมื่อจุ่มลงในน้ำจนสุด ของเหลวที่อยู่รอบๆ ฝักจะดึงความร้อนออกจากฝักเสมอ ดังนั้นพื้นผิว PTFE จึงคงความสบายในช่วงการทำงานที่ปลอดภัย หากเปลือกถูกเปิดเผยบางส่วน ชิ้นส่วนนั้นจะไม่ได้รับความเย็นจากของเหลวอีกต่อไป และอุณหภูมิของมันจะเกินขีดจำกัด PTFE ที่ 110 องศา และปลอกอาจพองหรือแตกออก

การสัมผัสกับของเหลวร้อน-เพียงไม่กี่เซนติเมตรสามารถทำให้เกิดโซนร้อนที่อันตรายถึงชีวิตได้ อากาศและไอนำความร้อนและกักเก็บความร้อนได้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าของเหลวมาก ส่วนที่สัมผัสออกมาจึงร้อนเกินไปอย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกัน ส่วนที่ยังจมอยู่ใต้น้ำจะมีกำลังทั้งหมด ซึ่งทำให้ความหนาแน่นของวัตต์ใช้งานจริงเพิ่มขึ้นอาจเกินขีดจำกัดที่อนุญาต ผลกระทบคู่นี้-ความร้อนสูงเกินไปที่ส่วนที่สัมผัสและการโหลดมากเกินไปในส่วนที่จมอยู่ใต้น้ำ- จะทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและความปลอดภัยในการปฏิบัติงานลดลงโดยตรง

ความลึกของการแช่ตัวทำความร้อน PTFE ผลกระทบด้านความปลอดภัยของการถ่ายเทความร้อนของความลึกของการแช่
เป้าหมายระยะยาวความปลอดภัยในการถ่ายเทความร้อนด้วยการแช่เครื่องทำความร้อน PTFE ประกอบด้วยสามประเด็นที่สัมพันธ์กัน การแช่น้ำตื้นจะลดพื้นที่ผิวเปียกสำหรับการกระจายความร้อน พื้นที่ที่จมอยู่ใต้น้ำที่มีขนาดเล็กกว่าที่กำลังไฟฟ้าเข้าที่กำหนดจะส่งผลให้ฟลักซ์ความร้อนเฉพาะที่มากขึ้นผ่านปลอกที่เปียกที่เหลืออยู่ หากฟลักซ์เฉพาะที่นี้เกินความสามารถของของเหลวในการขจัดความร้อน ฟิล์มเดือดหรือความร้อนสูงเกินไปเฉพาะที่จะเกิดขึ้น ปลอก PTFE ไม่สามารถรับอุณหภูมิดังกล่าวได้เนื่องจากอุณหภูมิการใช้งานต่อเนื่องสูงสุดคือประมาณ 110 C เครื่องทำความร้อน PTFE จะถูกทำลายภายในไม่กี่วินาทีถึงนาทีโดยการเผาแบบแห้ง-

ความเสี่ยงที่จะจมอยู่ใต้น้ำบางส่วน
การแช่บางส่วนทำให้เกิดจุดร้อนที่เส้นของเหลว ซึ่งเพิ่มการสลายของเปลือกเนื่องจากการหมุนเวียนของความร้อน เนื่องจากระดับของเหลวแตกต่างกันไป ขึ้นและลงตามความต้องการของกระบวนการหรือการระเหย ส่วนเดียวกันของปลอกจะเปลี่ยนจากการระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นการสัมผัสกับอากาศเสมอ แต่ละรอบจะทำให้เกิดความเครียดกับสาร PTFE เมื่อเวลาผ่านไป รอยแตกขนาดเล็ก-จะพัฒนาขึ้น ซึ่งจะทำให้ความชื้นแทรกซึมและทำให้ไฟฟ้าเสียหายในที่สุด

จากมุมมองการถ่ายเทความร้อน ส่วนที่สัมผัสของเครื่องทำความร้อนไม่ได้ทำอะไรเลยในแง่ของการทำความร้อนในกระบวนการผลิต การถ่ายโอนพลังงานที่เป็นประโยชน์ทั้งหมดเกิดขึ้นเฉพาะในความยาวที่จมอยู่ใต้น้ำเท่านั้น นั่นหมายถึงอุณหภูมิเป้าหมายที่กำหนด เครื่องทำความร้อนที่จมอยู่ใต้น้ำบางส่วนจะต้องทำงานหนักขึ้น เช่น ร้อนขึ้นหรือนานกว่านั้น เพื่อชดเชยอุณหภูมินั้น ไม่ว่าจะปลอดภัยหรือมีประสิทธิภาพก็ตาม

มาตรการป้องกันการแช่น้ำไม่เพียงพอ
เนื่องจากผลกระทบของระดับของเหลวที่ต่ำนั้นรุนแรง จึงควรใช้การควบคุมทางวิศวกรรมหลายประการเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องทำความร้อนจะไม่ทำงานในสภาวะที่เปิดเผยบางส่วน

สวิตช์ตัดระดับต่ำ
สวิตช์ตัดไฟระดับต่ำจะตัดไฟหากของเหลวลดลงต่ำกว่าระดับที่ตั้งไว้ นี่เป็นวิธีที่ง่าย ปลอดภัย และมีประสิทธิภาพในการหลีกเลี่ยงการยิงที่แห้ง-หรือการแช่ที่ไม่สมบูรณ์ สวิตช์ลูกลอยให้การประกันราคาไม่แพงสำหรับการเปลี่ยนองค์ประกอบมูลค่าหลายพัน- ดอลลาร์ และการหยุดชะงักในการผลิตที่ตามมา สวิตช์ดังกล่าวสามารถวางไว้ในรีเลย์แบบล็อคเพื่อให้ไฟฟ้ากลับคืนมาได้หลังจากที่ระดับของเหลวได้รับการตรวจสอบด้วยตนเองแล้วว่าปลอดภัยเท่านั้น

การออกแบบเครื่องทำความร้อนที่มีโซนความเย็นที่เหมาะสม
รูปทรงของเครื่องทำความร้อนเป็นอีกกลยุทธ์ที่ดี ในเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE ที่สร้างขึ้นอย่างดี ส่วนที่ให้ความร้อนจะต่ำกว่าระดับของเหลวต่ำสุดที่คาดการณ์ไว้มาก โดยมีโซนความเย็นที่เพียงพอด้านบน โซนเย็นคือพื้นที่ของฝักที่อยู่เหนือความยาวที่ร้อนซึ่งไม่ได้รับความร้อน องค์ประกอบความร้อนที่แท้จริงจะจมอยู่ใต้น้ำ แม้ว่าระดับของของเหลวจะลดลงหลายเซนติเมตร แต่บริเวณที่มีอากาศหนาวเย็นก็จะถูกเปิดออก การออกแบบนี้แยกความปลอดภัยของเครื่องทำความร้อนออกจากการควบคุมระดับที่จำกัด สิ่งนี้จะสร้างบัฟเฟอร์แบบพาสซีฟ

แต่เขตเย็นจะไม่เพียงพอหากของเหลวสามารถไหลผ่านขอบเขตด้านล่างได้ ดังนั้นการผสมผสานระหว่างพื้นที่เย็นที่มีขนาดถูกต้องและสวิตช์ระดับอิสระจึงให้การป้องกันที่แข็งแกร่งที่สุด

ขีดจำกัดของวัสดุและความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้-
อุณหภูมิการทำงานต่อเนื่องสูงสุดสำหรับ PTFE อยู่ที่ประมาณ 110 องศา (230 องศา F) หากไม่มีการระบายความร้อนด้วยของเหลว อุณหภูมิของปลอกของเครื่องทำความร้อนที่ใช้พลังงานในอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกินขีดจำกัดนี้ ที่ความหนาแน่นวัตต์อุตสาหกรรมปกติ (เช่น . 5-15 W/cm²) อุณหภูมิพื้นผิวอาจสูงถึง 300 องศาหรือสูงกว่าในเวลาไม่กี่นาที ที่อุณหภูมิเหล่านี้ PTFE จะเริ่มสลายตัว ทำให้เกิดสารเคมีที่เป็นพิษ (รวมถึงไฮโดรเจนฟลูออไรด์และเพอร์ฟลูออโรไอโซบิวทิลีน) และทำให้เปลือกพุพอง แตกกระจาย หรือละลาย

การเผาแบบแห้ง-ไม่ใช่โหมดความล้มเหลวแบบค่อยเป็นค่อยไป" เมื่อระดับของเหลวต่ำกว่าความยาวที่ให้ความร้อน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและไม่สามารถย้อนกลับได้ ผู้ปฏิบัติงานสายเกินไปที่จะทราบกลิ่นหรือประสิทธิภาพในการทำความร้อนที่ไม่เพียงพอ แสดงว่าเครื่องทำความร้อนเสียหายแล้ว

ประเด็นสำคัญและบทสรุป
เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของเครื่องทำความร้อน PTFE จะต้องรักษาส่วนที่ให้ความร้อนให้จุ่มอยู่ตลอดเวลา การควบคุมระดับไม่ใช่เรื่องหรูหรา แต่เป็นคุณลักษณะด้านความปลอดภัย การแช่บางส่วนทำให้เกิดจุดร้อนที่เส้นของเหลว และทำให้ส่วนที่แช่อยู่มีความเครียดมากเกินไป และลดทั้งอัตราการถ่ายเทความร้อนและความสมบูรณ์ของปลอก

วิธีที่ดีที่สุดในการปกป้องเครื่องทำความร้อนคืออย่าปล่อยให้เครื่องแห้ง ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้การรวมกันของ:

สวิตช์ตัดระดับต่ำ-ที่จะปิดไฟฟ้าก่อนที่ของเหลวจะถึงจุดที่ถูกทำให้ร้อน

การออกแบบเครื่องทำความร้อนที่มีพื้นที่เย็นขยายเหนือส่วนที่ให้ความร้อน

การตรวจสอบระบบควบคุมระดับถังและสวิตช์ลูกลอยเป็นประจำ

หากเครื่องทำความร้อน PTFE ถูกจุ่มลงในความลึกที่ต้องการเพื่อความปลอดภัยในการถ่ายเทความร้อน เครื่องทำความร้อนจะทำงานสม่ำเสมอตลอดอายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อนตามที่ตั้งใจไว้ การไม่สังเกตเห็นแม้แต่ระดับของเหลวที่ลดลงเล็กน้อยอาจทำให้เกิดความล้มเหลวร้ายแรง การหยุดการทำงาน และการปล่อยสารเคมีอันตราย