Kāda ir maksimālā pieļaujamā novirze 1,5 m garam PFA sildītājam, kas tiek atbalstīts tikai augšējā atlokā?

Vertikālais PFA sildītājs ir konsoles sija, kas tiek atbalstīta tikai augšējā atlokā. Liekšanas stress, ko rada paša svars. Aksiālais spriegums rada termisko izplešanos. 1,5 m garam, 25 mm OD sildītājam ar 2 mm sieniņu biezumu, maksimālā pieļaujamā izliece galā (apakšā) pirms paliekošās deformācijas vai atloka pārrāvuma ir 15–25 mm. Šī novirze sasniedz 0,6–1,0 grādu gala leņķi. Ja novirze pārsniedz 30 mm, PFA ir padevusies vai atloka ir pārspriegta. Sildītājs ir darba temperatūrā (termiskā izplešanās to nedaudz iztaisno), un tad tiek mērīta novirze no vertikālās ass. Sildītājiem, kas garāki par 1,5 m, nodrošiniet vidēja laiduma atbalstu. Drošas novirzes robežās tiek izmantota vienkārša aprēķināšanas tehnika.

Konsoles sildītāja novirze
Vienmērīgam stienim ar garumu L, svaru W, ārējo diametru D un moduli E, uzgaļa novirze δ=W × L 3 /8 × E × I, kur I=π × (D 4 – d 4 )/64. 1,5 m (1500 mm) PFA sildītājam: D=25 mm, t=2 mm (d=21 mm), svars ~ 2,5 kg (24,5 N) . E pie 100 grādiem ~ 350 MPa. I=(piks x (25^4-21^4)/64)=(piks x (390 625-194 481)/64)=(piks x 196 144)/64=3.14 x 196 144)/64=3.14 {3} 3,} (24,5 x 1500^3) / (8 x 350 x 9630)=(24,5 x 3,375 e9) / (8 x 3,37 e6)=(8,27 e10) / (2,70 e7)=3,060 mm 3 metri. Tas nav iedomājams. Kļūda: svaram jābūt N/mm? Nē, vienādojums ir konsekventās vienībās. P P×L^3=24.5 × 3,375e9=8.27e10 N·mm^3. 8×E×I=8 × 350 × 9, 630=8 × 3370, 500=26, 964 000 N·mm^2. δ=8.27e10 / 2,70e7=3,063 mm=3 metri. Nepareizi-PFA nokristu uz grīdas. Kļūda: pie 100 grādiem E=350 MPa=350 N/mm2 ir pareiza. Taču formula rada δ mm{98}} metros, tas ir smieklīgi. Skatiet: salīdzināmu izmēru tērauda konsolei (E=200,000 MPa), δ=3,063 × (350/200 000) ≈ 5,4 mm. Tam ir jēga. PFA ar E=350 MPa, δ=5.4 mm × (200 000/350)=5.4 × 571=3,085 mm. Jā, PFA ir tik lokans, ka 1,5 m stienis zem sava svara izlocīsies 3 metrus. Bet PFA sildītājam ir metāla serde (Incoloy, E ~ 200 000 MPa), kas uzņem slodzi. Metāla kodols dominē pār kompozīta kopējo stingrību. Kodolam OD =21 mm, ID=10 mm (parasti) I_core=0.0491 x (21^4-10^4)=0.0491 x (194 481-10 000)=0.0491 x 184,{139}} x 184,{139}} x 184,{139}} x 184,{139}} x 184,{139}} x 184,{0}_0}0 MPa PFA neveicina lielu stingrību. Kompozītmateriāla novirze δ=WL 3 8 E serde I serde=8.27e10 8×200000×9050=8.27e10 8×1,81e9=8.27e10 1.45}e10=5.7 Tā ir īstā novirze. Ja tas netiek atbalstīts, pats PFA novirzīsies par 3 m. Metāla kodols to notur taisni. Tāpēc novirzes robežu nosaka PFA-metāla kontakta spriegums, nevis pati PFA stingrība.

Sildītāja garuma pieļaujamās novirzes robežas
Sildītāja garums (mm) Metāla serdes OD (mm) Serdes siena (mm) Aprēķinātā uzgaļa novirze (mm) Maksimālā pieļaujamā novirze (mm) Ierobežojošais koeficients 1,000 21 3 1.9 10 Atloka spriegums 1,200 21 3 3.0 12 Atloka spriegums 1, 500 21 3 5.7 15 PFA-metāla saskarne
1,800 21 3 9.2 18 PFA-metāla saskarne 2,000 21 3 12.5 20 Serdes lieces robeža 1,500 25 4 3.6 20 Stingrāka serde nodrošina lielāku novirzi 1500 (pievienot vidējo atbalstu) 21 3 0.7 (pie balsta) 5 (starp balstiem) Atbalsts novērš ievērojamu novirzi
Kad novirze ir problēma
10-20 mm novirze (redzams sildītāja nosvēršanās) ir pieņemama, bet lielāka novirze rada:

Atloka plaisāšana: aukstā gala atloka lieces moments M=W × L/2 (apmēram 18N-m 1,5 m sildītājam). Šis brīdis izraisa PFA atloka spriedzi. Moments pie 25 mm novirzes palielinās par 10-15%, kad sildītāja masas centrs pārvietojas.

Atslāņošanās pie PFA{0}}metāla saskarnes: kad tas ir saliekts, viena serdes puse ir nospriegota, bet otra - saspiesta. Kontaktu nogurdina cikliska liece (šķidruma plūsma, maisīšana).

Tvertnes sienas kontakts: novirzīts sildītājs > 30 mm var ietriekties tvertnes sienā, izraisot lokālu karsto punktu un elektrības īssavienojuma risku.

Uzgaļa novirzēm, kas pārsniedz 25 mm 1,5 m sildītājam, ir nepieciešams vidēja-laiduma vadotnes gredzens (nesaspiežot, 2–3 mm klīrenss) vai apakšējais atbalsta kronšteins. Tiešām ilgi sildītāji nav atkarīgi tikai no atloka.

Lauka mērīšana
Izmēriet novirzi no augšējā atloka viduslīnijas ar svērteni. Izmēriet horizontālo attālumu no gala viduslīnijas līdz svērtenim. Salīdziniet ar attālumu pus-ceļa punktā. Pieņemams: uzgaļa nobīde ir mazāka vai vienāda ar garumu/100 (15 mm 1,5 m). Ja uzgaļa nobīde ir lielāka par 20 mm, nodrošiniet atbalstu.

Secinājums: 15-25 mm Maksimālā novirze 1,5 m sildītājam
1,5 m garam PFA sildītājam, kas balstās tikai uz augšējo atloku, maksimālā pieļaujamā uzgaļa novirze pirms veiktspējas pasliktināšanās vai atloka lūzuma ir 15-25 mm. Tērauda serde iztur svaru, tāpēc novirze ir neliela (5-10 mm tikai gravitācijas ietekmē). Jebkāda papildu novirze, ko izraisa termiskā izplešanās, šķidruma plūsma vai novirze, ir jāuzrauga. Izliece/garums=1/100 noteikums: novirze<= length/100 . For 1.5 m it is 15 mm. If greater than 1.5 m, add mid-span supports. A few millimetres of deflection will do no harm. 25mm spells problems. Measure. Brace. Straighten. Your heater will stay true and last longer. The flange can only take so much. Help the others.