Com seleccionar un escalfador de PTFE per utilitzar-lo en un dipòsit a pressió (fins a 5 bar)?

Els escalfadors d'immersió de PTFE s'utilitzen principalment en dipòsits oberts. Però quan el procés requereix un recipient segellat i a pressió que funcioni a uns pocs bars, l'escalfador es converteix en un límit de pressió i s'ha de construir com a tal. Un escalfador de tanc-obert convencional no el tallarà. La selecció de la unitat adequada implica comprendre la interacció de la pressió, la temperatura i les qualitats del material, i la voluntat de treballar amb el fabricant per obtenir una solució a mida.

Per què els escalfadors de PTFE estàndard fallen als tancs a pressió
La funda de PTFE només està subjecta a la pressió ambiental i al capçal estàtic del líquid en un dipòsit obert. La funció principal de l'escalfador és transportar la calor sense fuites elèctriques ni corrosió. La pressió externa s'aplica a tota la superfície mullada de l'escalfador en un dipòsit a pressió (fins a 5 bar o 72 psi). Si la funda de PTFE és massa prima o no es manté bé, col·lapsarà sota la pressió diferencial. D'altra banda, si el dipòsit està pressuritzat per una manta de gas i l'interior de l'escalfador es ventila a l'atmosfera, la funda ha de resistir l'envasament exterior.

El punt de penetració on l'escalfador passa per la paret o la brida del dipòsit també és un camí potencial de fuites. Un accessori de compressió normal o una glàndula oberta no aguantarà la pressió. El conjunt complet-la funda, el segell, la brida i la terminació elèctrica-s'han de considerar com un component que conté pressió.

Principals reptes de disseny per al servei a pressió
1. Beina reforçada de PTFE
El PTFE és un polímer bastant suau amb baixa resistència mecànica, especialment a temperatures elevades. La resistència a la tracció del PTFE a 20 graus és d'uns 20-30 MPa, però disminueix dràsticament amb l'augment de la temperatura. A les temperatures de processament habituals de 80-100 graus, el material perd més de la meitat de la seva resistència. Per tant, la classificació de pressió d'un escalfador de PTFE és una funció tant de la temperatura com de la geometria de la funda.

Per a un servei de fins a 5 bar, la funda s'ha de reforçar de tant en tant entre un 50 i un 100% en comparació amb un disseny de dipòsit obert. De vegades, s'inclou una malla metàl·lica o un revestiment metàl·lic perforat amb el PTFE per oferir suport mecànic tot mantenint la resistència química, això s'anomena funda reforçada. El PTFE proporciona prevenció de la corrosió i el reforç agafa la càrrega de la pressió.

2. Segell de terminal d'alta pressió
El segell entre la funda de PTFE i la brida de muntatge ha de ser hermètic i estar a pressió. Una junta tòrica o una junta tòrica bàsica no funcionarà amb les fluctuacions cícliques de pressió i temperatura. Dues solucions comunes són:

Segells de PTFE-energitzats per molla: jaqueta de PTFE amb molla metàl·lica interna que proporciona una força de segellat constant contra el forat de la brida mitjançant l'expansió i la contracció tèrmiques.

Juntes reforçades amb metall: una junta composta (p. ex., acer inoxidable recobert de PTFE) que combina la inercia química i la robustesa mecànica.

Si es supera el límit de material de segellat, el segell s'ha de col·locar de manera que no estigui sotmès a la temperatura total del procés. En moltes configuracions, la zona freda es forma estenent l'àrea no escalfada de la funda per sobre del nivell del líquid i lluny de la brida.

3. Pressió nominal de la brida de muntatge
La brida que s'uneix al broquet del dipòsit s'ha de construir segons una norma de recipient a pressió adequada com ASME B16.5 per a brides de cara elevada o d'unió d'anell. Tanmateix, una brida metàl·lica típica no es pot sobreemmotllar directament amb PTFE per a un escalfador a pressió. En canvi, el fabricant empra generalment una brida metàl·lica (acer inoxidable o acer al carboni amb un revestiment o recobriment de PTFE) que es mecanitza per rebre la funda i la disposició de segellat de PTFE. La classe de pressió de la brida ha de ser igual o superior a la pressió de disseny del dipòsit a la temperatura màxima de funcionament.

En el cas dels dipòsits a pressió, l'escalfador és un component de l'equip a pressió i s'ajusta a les mateixes normes que el recipient. Una connexió amb brides que filtra o bufa sota pressió és un greu problema de seguretat, especialment amb fluids calents i corrosius.

4. Caixa de connexió i entrada elèctrica
Si la caixa de connexió del cablejat de l'escalfador està en connexió directa amb el fluid de procés, és possible que s'hagi de classificar per a la pressió interna del dipòsit. Una zona freda llarga, un llarg tram sense escalfar de la funda de PTFE que s'estén per sobre del broquet del dipòsit, s'utilitza habitualment per aïllar la caixa de connexió de la zona mullada. Aquesta regió frígida funciona com a barrera tèrmica i de pressió. Els cables elèctrics passen per un segell hermètic (vidre a metall o ceràmica) a la part superior del conjunt de l'escalfador, on s'ha baixat la pressió.

El fabricant també pot proporcionar una connexió elèctrica-classificada per a pressió, classificada per a l'interval específic de pressió i temperatura. L'entrada del cable ha de mantenir la pressió nominal del dipòsit, és a dir, qualsevol connexió del conducte també ha d'estar segellada.

El procés de selecció: una guia pas a pas
Escollir un escalfador de PTFE per utilitzar-lo en un dipòsit a pressió no és una activitat de bricolatge. Aquesta informació s'ha d'enviar al fabricant per tal de crear un disseny segur i compatible.

Especificacions necessàries
Detalls del paràmetre a donar
Pressió de funcionament màxima, p. ex. . 5 bar (manòmetre)
Màx. temperatura de funcionament, per exemple, . 95 graus
Fluid de procés|Composició, pH, dissolvents presents
Mida dels broquets del dipòsit i estàndard de la brida, per exemple DN80 PN16, ANSI 3″ Classe 150
Potència i densitat de watts requerits kW necessaris, W/cm2
Mètode de control On/off, SCR o termostàtic
Resposta típica del fabricant
Segons les especificacions, el fabricant farà:

Calculeu el gruix de la coberta necessari: PTFE més gruixut per a pressions més grans; Es podria aconsellar un disseny reforçat.

Trieu un tipus de segell: PTFE-energitzat per molla o junta reforçada amb metall, en funció de la pressió i la temperatura.

Especifiqueu la brida: una brida metàl·lica adequada (normalment d'acer inoxidable) amb una cara elevada o una ranura RTJ perforada per acomodar la funda i el segell de PTFE.

Dissenyeu la zona freda - Proporcioneu una longitud mínima de la funda no escalfada per sobre del nivell màxim de líquid per mantenir la brida i el segellat prou freds per a un funcionament fiable.

Proporcioneu una certificació de prova de pressió: la majoria dels fabricants provaran hidrostàticament el conjunt de l'escalfador a 1,5 vegades la pressió nominal abans de l'enviament.

Llista de comprovació de selecció de decisions per al tanc a pressió de l'escalfador de PTFE
S'han de comprovar els punts següents mentre s'avalua un proveïdor o es desenvolupa una especificació de compra:

Estat de pressió i temperatura simultània - Mai suposar que un escalfador amb una classificació de 5 bar a temperatura ambient funcionaria a 90 graus. C.

Sol·liciteu una funda reforçada - Si la pressió és superior a 2 bar o la temperatura és superior a 80 graus , pregunteu especialment si la funda té un reforç metàl·lic o un gruix de paret millorat.

Confirmeu la pressió nominal de la brida i el segell: Quina és la classe de pressió de la brida (Classe 150, Classe 300, etc.) i el tipus de segell? Demaneu documentació de la prova.

Comproveu la penetració elèctrica - Comproveu que l'entrada del cablejat es mantingui el límit de pressió. És possible que totes les instal·lacions no siguin suficients per a una sola zona freda.

Consulteu el fabricant - No intenteu convertir un escalfador de dipòsit obert-en servei a pressió. Seleccioneu només una font amb experiència en escalfadors de PTFE amb pressió nominal.

El terme selecció de tanc a pressió de l'escalfador de PTFE és un reconeixement definitiu que l'escalfador s'ha de dissenyar com un component del recipient a pressió, no com un simple element d'immersió.

Resum: l'especialització no és opcional
Un escalfador de PTFE per utilitzar-lo en un dipòsit a pressió (fins a 5 bar) és una comanda personalitzada i les condicions del procés s'han de revelar completament al fabricant perquè es pugui produir un disseny segur i compatible. Quan es canvien les condicions de contorn, s'han de canviar els components estàndard. Qualsevol cosa que funcioni en un dipòsit obert es col·lapsarà o es filtrarà sota pressió. Amb les especificacions adequades de pressió, temperatura, química de fluids i detalls de brida, a més d'un fabricant qualificat, es pot aconseguir una solució de calefacció fiable i duradora-. El treball tècnic addicional és un preu mínim a pagar per la seguretat del procés i la conformitat amb la normativa.