Kā pareizi norādīt PFA sildītāja aukstās tapas garumu, lai novērstu kondensāta koroziju uz elektriskajiem spailēm?

PFA sildītāja aukstās tapas ir metāla spailes, kas izvirzītas no aukstās sekcijas augšdaļas (sildītāja daļa, kas nav iegremdēta) sadales kārbā, kur tiek izveidoti elektriskie savienojumi. Ja aukstās tapas garums ir pārāk īss, spailes atrodas pārāk tuvu apsildāmajam PFA korpusam. Ja spailes atrodas zem rasas punkta, mitrums apkārtējā gaisā kondensējas uz spailēm. Siltums, kas tiek pārnests pa aukstajām tapām, uztur tās siltas -, bet tikai tad, ja tapas ir pietiekami garas, lai radītu termisko gradientu. Tā kā tapas garums ir īss un vēss, spailes ir vēsas, kas veicina kodīgu tvaiku kondensāciju no tvertnes (skābes miglas, hlors, amonjaks) uz elektriskajiem savienojumiem. Kondensētās ķimikālijas izraisa spaiļu koroziju, kas izraisa kontaktu pretestības palielināšanos, sasilšanu un savienojuma sabrukšanu. Lielākajai daļai rūpniecisko lietojumu minimālais aukstās tapas garums ir 70–100 mm no PFA aukstās sekcijas līdz spailes galam. Naidīgiem tvaika apstākļiem (HCl, HF, Cl2, NH3) norādiet 120-150 mm, lai nodrošinātu, ka spailes ir virs rasas punkta.

Aukstās tapas termiskais gradients
Aukstā tapa (parasti ar niķelētu varu vai nerūsējošo tēraudu) nāk no iekšējā sildelementa, iet cauri PFA aukstajai sekcijai un beidzas sadales kārbā. Aukstās tapas pamatne (iegulta PFA) ir augstā temperatūrā, parasti 80–120 grādi, pateicoties siltuma pārvadei no sildelementa. Lai aizsargātu elektriskos savienojumus, aukstās tapas galam (kur ir piestiprināti vadi) jābūt apkārtējās vides temperatūrai vai tuvu tai. Temperatūras izmaiņas uz leju nosaka siltuma vadīšanas vienādojums. Tapas temperatūras profils eksponenciāli tuvojas apkārtējai temperatūrai ar raksturīgo garumu λ=√ k × A h × P kur k ir siltumvadītspēja (≈ 400 W/mK varam, 15 W/mK nerūsējošajam tēraudam), A ir šķērsgriezuma laukums, h ir siltuma zudumi no apkārtējās vides (th). 10-20 W/m2.K) un P ir tapas perimetrs. 6 mm diametra vara tapai A=28 mm2, P=19 mm, λ ≈ √ ( 400 x 2,8e-5 ) / ( 15 x 0,019 )=√ ( 0,0112 / 0,285 {} ) {}9=200 mm . Ir nepieciešams apmēram 200 mm, lai tapa atdziestu līdz gandrīz apkārtējai temperatūrai. Nerūsējošajam tēraudam (k=15 W/m. K) λ≈ √(15×2,8e-5/15×0,019)= √(0,00042/0,285)= √0.00147=0.038} mm0.00147=0.038}, jo mazāka vadītspēja ir mm{{47} nerūsējošā tērauda tapas ir īsākas. Tomēr nerūsējošajam tēraudam ir lielāka elektriskā pretestība nekā vara, un tādējādi tas savienojuma vietā radīs lielāku omisku sildīšanu. Lielākajā daļā PFA sildītāju tiek izmantotas vara aukstās tapas (apzeltītas vai niķelētas), lai nodrošinātu zemu elektrisko pretestību un garākus garumus.

Faktiski vara aukstās tapas, kuras garums ir 70–100 mm (no PFA virsmas līdz galam), parastos darbības apstākļos gala temperatūra būs 30–50 grādus virs apkārtējās vides. Pie 30 C apkārtējās vides temperatūras gals var sasniegt 60{11}}80 C — vairumā gadījumu tas joprojām pārsniedz rasas punktu. Ja apkārtējā temperatūra ir 10 grādi vēsā vidē, gals var būt par 40–50 grādi — joprojām virs rasas punkta ar mērenu mitrumu (60–70% RH). Smagiem tvaika iestatījumiem ieteicamas garākas tapas (120-150 mm). Galam jābūt virs skābes vai ķīmisko tvaiku rasas punkta, kas var būt pat 20-40 grādi.

Ieteicamais aukstuma tapas garums atkarībā no vides Vides Tipisks apkārtējās vides temperatūras tvaiku sastāvs Kodīgs tvaika rasas punkts Minimālais aukstās tapas garums (varš) Ieteicamais tapas materiāls
Iekštelpā (kontroles telpa), sausa, tīra 20-30 grādi Bez kodīgiem dūmiemN/A 50 mmVarš, pārklāts ar niķeli
Vispārējai lietošanai rūpnieciski (bez agresīviem tvaikiem) 10 līdz 40 grādi Zems mitrums, reizēm putekļi 15 līdz 25 grādi 70 mm Varš, niķelēts{5}}
Pārklāšanas līnija (skābes miglas: HCl, H₂SO₄) Skābes miglas, 30–80% 20–40 grādi RH 30-45 grādi (skābes rasas punkts) 100 mm Varš, zeltīts- (izturīgs pret koroziju)
Hlorēšana vai balināšana (Cl2, ClO2) 10-50 grādi C Hlors, slapjš 35-55 grādi C 120 mm Nerūsējošais tērauds (Cl2 korodē Cu) HF kodināšanas līnija (fluorūdeņražskābes migla) 20-40 grādi C HF tvaiki (ļoti kodīgi beztērauds 25-0 MonC grāds Cl21 vai 0 mm no HF)
Amonjaka vai amīna serviss 10-30 grādi NH3 tvaiki 15-25 grādi (zems) 70 mm Varš (NH3 korodē nerūsējošo)
Āra, mērens klimats -10 līdz 40 grādi Apkārtējās vides mitrums, lietus Mainīgs 100 mm Varš ar laikapstākļiem izturīgu savienotāju kārbu
Āra, auksts klimats -20 līdz 30 grādi Vide Zem 0 grādiem (ledus) 120 mm (ar sildītāju sadales kārbā) Spaiļu bloka sildītājs vara
Tīra kamera (farmaceitiskā, pusvadītāju) 20–25 grādu HEPA filtrēta, sausa<10°C 50–70 mm Copper, nickel plated
Slapjš, mitrs, tropisks 25-35 grādi, 90% RH Augsts mitrums 30-33 grādi 100 mm Varš ar noslēgtu savienojuma kārbu
Īsās aukstās tapas garuma sekas
Ja aukstās tapas ir pārāk īsas (piem., . 30-50 mm) videi, spailes vēsīs (30–50 C 30 C apkārtējā vidē). Ja termināļa temperatūra ir zemāka par rasas punktu, tad uz spailēm no gaisa kondensējas mitrums. Ja apkārtējā temperatūra ir 30 grādi un 80% RH, rasas punkts ir 26 grādi. Termināļi pie 30 grādiem ir nedaudz virs rasas punkta. 28 grādu leņķī uz spailēm veidosies kondensāts. Pārklāšanas līnijās ar skābes miglu kondensētais mitrums uzņem HCl vai H2SO₄, radot vadošu skābu šķīdumu uz spailēm. Elektroķīmiskā korozija ir ātra: vara spailes kļūst zaļas vai melnas, kontaktu pretestība palielinās, un spaile sakarst I²R zudumu dēļ. Korodēts gals var sasniegt 100-200 grādu temperatūru, izkausēt vadu izolāciju un izraisīt elektrības aizdegšanos vai zemējuma bojājumu. Galvanizācijas iekārtas lauka dati liecina, ka sildītājiem ar aukstajām tapām, kas ir mazākas par 70 mm, ir par 5–10 lielāks korozijas koeficients nekā tiem, kuriem ir 100 mm tapas. Īsās tapas neizdodas 12-24 mēnešu laikā; garās tapas izdzīvo 5-8 gadus.

Pierādījumi, kas iegūti, pārbaudot īsu aukstās tapas garumu: zaļi vai balti korozijas produkti uz spailēm, mainījusies vadu izolācija savienojuma tuvumā, izkusuši stieples uzgriežņi vai saspiedumi, periodiska sildītāja darbība (savienojums uzsilst, pretestība palielinās, sildītājs izslēdzas; savienojums atdziest, pretestība samazinās, sildītājs ieslēdzas).

IEPIRKUMA SPECIFIKĀCIJAS VALODA
Inženieriem, kas norāda PFA sildītājus, ir jānorāda šādas aukstās tapas prasības:

Minimālais aukstās tapas garums no PFA aukstās sekcijas virsmas līdz spailes galam: ___ mm (aizpildiet atbilstoši videi: 70 mm vispārīgi, 100 mm skābes miglas, 120 mm hlors vai HF, 150 mm āra auksts klimats)

Aukstās tapas materiāls: varš, niķelēts (standarta); varš, zeltīts (skābes miglām); nerūsējošais tērauds 316 (Cl2 vai HF); Monel (HF ar augstu hlorīda saturu)

Aukstās tapas diametrs. Tam jābūt vismaz 5 mm vara, 6 mm nerūsējošajam tēraudam (lai saglabātu izturību un termisko masu)

Aukstās tapas PFA aukstajā sekcijā noblīvē ar formētu vai kompresijas blīvējumu, lai novērstu tvaiku iespiešanos gar tapas saskarni.

Savienojuma kārbai jāatrodas ar spaiļu galiem vismaz 20 mm (3/4 collas) virs kastes dibena, lai ļautu kondensātam aizplūst no savienojumiem.

Viena no iespējamām modernizācijas iespējām esošajiem sildītājiem ar pārāk īsu aukstās tapas garumu ir pagarināt sadales kārbu ar starpliku (50 līdz 100 mm augstumā, izgatavota no PVC, PP vai metāla), kas nospiež spailes tālāk no siltā PFA korpusa. Starplika palielināja efektīvo aukstās tapas garumu, nepārveidojot sildītāju. Tomēr starplikai jābūt noslēgtai pie PFA aukstās daļas, lai novērstu tvaiku iekļūšanu. Tas ir mazāk uzticams nekā precīza garuma iestatīšana no sākuma, taču neagresīvos apstākļos tas var pagarināt kalpošanas laiku par 1-2 gadiem.

Secinājums: vismaz 100 mm agresīvām tvaiku vidēm
Tipiskam rūpnieciskam lietojumam izvēlieties PFA sildītāja aukstās tapas garumu, kas nav mazāks par 70 mm. Skarbām tvaiku vidēm (skābes miglas, hlors, HF, amonjaks) norādiet aukstās tapas garumu 100-120 mm. Tas novērsīs kondensāta koroziju uz elektriskajiem savienojumiem. Niķelētām vai apzeltītām vara aukstuma tapām ir zema elektriskā pretestība, taču, lai nodrošinātu nepieciešamo temperatūras gradientu, ir nepieciešams lielāks garums (100–150 mm). Nerūsējošā tērauda tapas ir īsākas (piemērotas 40–70 mm), taču tām ir lielāka elektriskā pretestība, un tās ir nepieciešamas Cl2 un HF darbam, kad varš ir korozējis. Inženieriem ir jāatbilst aukstās tapas garumam, materiālam un vides apstākļiem. Papildu izmaksas par garākām aukstuma tapām (nenozīmīgas materiālu robežizmaksas) ir nelielas, salīdzinot ar spaiļu korozijas, savienojuma atteices un iespējamās ugunsbīstamības izmaksām. Ja sildītājs darbojas pareizi 10 gadus, bet pēc 2 gadiem tam rodas elektrības kļūme korozijas spaiļu dēļ, tas nav labas kvalitātes sildītājs. Tam ir aukstās tapas standarta kļūme. Pārbaudiet valsts garumu. Pārbaudiet saņemošo sildītāju atbilstību. Aukstā tapa ir pieticīgs elements, kam ir liela ietekme uz uzticamību. Neatstājiet to tikai iestatītu uz ražotāja noklusējuma iestatījumu.