Koja je maksimalna dozvoljena deformacija za 1,5 m dug PFA grijač podržan samo na gornjoj prirubnici?

Vertikalni PFA grijač je konzolna greda koja se oslanja isključivo na gornju prirubnicu. Naprezanje savijanja koje stvara vlastita težina. Aksijalno naprezanje stvara toplinsko širenje. Za 1,5 m dug, 25 mm OD grijač, sa 2 mm debljine stijenke, maksimalni dozvoljeni otklon na vrhu (na dnu) prije trajne deformacije ili lomljenja prirubnice je 15–25 mm. Ovaj otklon iznosi ugao vrha od 0,6-1,0 stepeni. Ako je otklon veći od 30 mm, PFA je popustio ili je prirubnica preopterećena. Grejač je na radnoj temperaturi (termička ekspanzija ga malo ispravlja) i tada se meri otklon od vertikalne ose. Za grijače duže od 1,5 m osigurajte podršku srednjeg raspona. Granice sigurnog otklona koriste jednostavnu tehniku ​​izračunavanja.

Otklon konzolnog grijača
Za jednoličnu šipku dužine L, težine W, vanjskog prečnika D i modula E, otklon vrha δ=W × L 3 /8 × E × I, gdje je I=π × (D 4 – d 4 )/64. Za 1,5 m (1500 mm) PFA grijač: D=25 mm, t=2 mm (d=21 mm), težina ~ 2,5 kg (24,5 N) . E na 100 stepeni ~ 350 MPa. I=(pi x (25^4-21^4)/64)=(pi x (390,625-194,481)/64)=(pi x 196,144)/64=3.14 x 3} ^ 4 {6} (24,5 x 1500^3) / (8 x 350 x 9,630)=(24,5 x 3,375e9) / (8 x 3,37e6)=(8,27e10) / (2,70e7)=3,060 mm? 3 metra. To je nezamislivo. Greška: težina treba biti u N/mm? Ne, jednačina je u konzistentnim jedinicama. L=1500 mm, Š=24.5 N, E=350 N/mm^2, I=9, 630 mm^4. W×L^3=24.5 × 3,375e9=8.27e10 N·mm^3. 8×E×I=8 × 350 × 9,630=8 × 3,370,500=26,964,000 N·mm^2. δ=8.27e10 / 2.70e7=3,063 mm=3 metara. Pogrešan-PFA bi pao na pod. Greška: na 100 stepeni, E=350 MPa=350 N/mm2 je tačan. Ali formula proizvodi δ u mm. 3 metrima je smiješna. Da vidimo: Za čeličnu konzolu (E=200,000 MPa) uporedivih dimenzija, δ=3,063 × (350/200,000) ≈ 5,4 mm. To ima smisla. Za PFA sa E=350 MPa, δ=5.4 mm × (200,000/350)=5.4 × 571=3,085 mm. Da, PFA je toliko savitljiv da će se štap od 1,5 m saviti 3 metra pod svojom težinom. Ali PFA grijač ima metalno jezgro (Incoloy, E~200,000 MPa) koje preuzima opterećenje. Metalno jezgro dominira cjelokupnom krutošću kompozita. Za jezgro OD=21 mm, ID=10 mm (tipično) I_core=0.0491 x (21^4-10^4)=0.0491 x (194,481-10,000)=0.0491 x 184,{139}}^4, E_core, 0_3 MPa PFA ne doprinosi mnogo krutosti. Kompozitni otklon δ=WL 3 8 E jezgro I jezgro=8.27e10 8×200000×9050=8.27e10 8×1.81e9=8.27e10 1.45}e{{156} To je pravi otklon. Ako nije podržan, sam PFA bi skrenuo 3m. Metalno jezgro ga drži ravno. Granica otklona je stoga određena kontaktnim naprezanjem PFA-metala, a ne samom PFA krutošću.

Dozvoljene granice skretanja za dužinu grijača
Dužina grijača (mm) Metalno jezgro OD (mm) Zid jezgre (mm) Izračunati otklon vrha (mm) Maksimalni dozvoljeni otklon (mm) Granični faktor 1,000 21 3 1.9 10 Naprezanje prirubnice 1,200 21 3 3.0 12 Naprezanje prirubnice 1,500 21 3 5.7 15 PFA-metalni interfejs
1,800 21 3 9.2 18 PFA-metalni interfejs 2,000 21 3 12.5 20 Granica savijanja jezgra 1,500 25 4 3.6 20 Tvrđe jezgro dozvoljava veće otklone 1,500 (dodavanje srednjeg oslonca) 21 3 0.7 (na osloncu) 5 (između oslonaca) Podrška sprječava značajno skretanje
Kada je skretanje problem
Otklon od 10-20 mm (vidljivo prevrtanje grijača) je prihvatljiv, ali više otklona rezultira:

Puknuće prirubnice: Moment savijanja prirubnice hladnog kraja M=W × L/2 (oko 18N-m za grijač od 1,5 m). Ovaj trenutak izaziva naprezanje PFA prirubnice. Trenutak pri otklonu od 25 mm povećava se za 10-15% kako se centar mase grijača pomjera.

Delaminacija na PFA-metalnom interfejsu: Kada je savijena, jedna strana jezgre je pod napetosti, a druga u kompresiji. Kontakt se zamara cikličnim savijanjem (protok fluida, miješanje).

Kontakt na zidu rezervoara: Skrenuti grejač > 30 mm mogao bi da udari u zid rezervoara, uzrokujući lokalizovanu vruću tačku i rizik od kratkog spoja.

Ugibi vrha preko 25 mm za grijač od 1,5 m zahtijevaju vodeći prsten srednjeg{2}}raspona (ne-stezanje, razmak 2-3 mm) ili donji potporni držač. Za zaista duge grijače ne ovise samo o prirubnici.

Field Measurement
Izmjerite odstupanje od središnje linije gornje prirubnice pomoću viska. Izmjerite vodoravnu udaljenost od središnje linije vrha do linije viska. Uporedite s udaljenosti na pola-tačke puta. Prihvatljivo: pomak vrha manji ili jednak dužini/100 (15 mm za 1,5 m). Ako je pomak vrha veći od 20 mm, osigurajte potporu.

Zaključak: 15-25 mm Maksimalni otklon za grijač od 1,5 m
Za 1,5 m dug PFA grijač, oslonjen isključivo na gornju prirubnicu, maksimalni dozvoljeni otklon vrha prije degradacije performansi ili lomljenja prirubnice je 15-25 mm. Čelično jezgro preuzima težinu pa je otklon neznatan (5-10 mm samo pod dejstvom gravitacije). Svaki dodatni otklon uzrokovan toplinskim širenjem, protokom tekućine ili neusklađenošću treba pratiti. Pravilo otklona/dužine=1/100: otklon<= 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.