पीटीएफई का थर्मल विस्तार गुणांक हीटर माउंटिंग और सपोर्ट डिज़ाइन को कैसे प्रभावित करता है?

जब एक PTFE विसर्जन हीटर परिवेश से परिचालन तापमान तक गर्म होता है तो इसकी लंबाई काफी बढ़ जाती है। यदि हीटर को दोनों सिरों पर मजबूती से पकड़ा जाता है, तो यह विस्तार अत्यधिक आंतरिक तनाव का कारण बनता है। इस गतिविधि को सही हीटर माउंटिंग में ध्यान में रखा जाना चाहिए, और यह एक महत्वपूर्ण विशेषता है जिसे अक्सर औद्योगिक प्रणालियों में अनदेखा किया जाता है।

थर्मल विस्तार का PTFE गुणांक
थर्मल विस्तार का गुणांक (सीटीई) मापता है कि तापमान परिवर्तन की प्रत्येक डिग्री के लिए कोई सामग्री कितना विस्तार या अनुबंध करेगी। PTFE में अपेक्षाकृत उच्च CTE -लगभग 120 × 10⁻⁶ प्रति डिग्री सेल्सियस (120 पीपीएम प्रति डिग्री) होता है। तुलनात्मक रूप से, स्टेनलेस स्टील (304 और 316) का सीटीई लगभग 17*10^-6/सी है। इसलिए तापमान में समान वृद्धि के लिए PTFE स्टील की तुलना में लगभग 7 गुना अधिक विस्तारित होगा।

व्यावहारिक परिणाम अद्भुत है. 20 डिग्री के कमरे के तापमान से 100 डिग्री के सामान्य परिचालन तापमान तक गर्म किया गया 1 मीटर लंबा PTFE हीटर लगभग कितना फैलता है:

ΔL=L 0 × CTE × ΔT=1.0 m × 120×10 −6 / डिग्री × 80 डिग्री=0.0096 m ≈ 9.6 मिमी

कठोरता से जुड़े घटक के लिए, प्रति मीटर लंबाई में लगभग 10 मिमी का परिवर्तन बहुत महत्वपूर्ण है। 3 या 4 मीटर लंबाई वाले बड़े हीटरों के लिए, कुल विस्तार 30-40 मिमी तक हो सकता है।

20-100 डिग्री पर थर्मल विस्तार का सामग्री गुणांक (×10-6/ डिग्री) प्रति मीटर 80 डिग्री पर विस्तार पीटीएफई 120 - 130 ≈9.6 - 10.4 मिमी बढ़ाएं
पीएफए ​​120 - 140 ≈9.6 - 11.2 मिमी
स्टेनलेस स्टील (304/316) 16 - 18 ≈1.3 - 1.4 मिमी
टाइटेनियम (ग्रेड 2) 8 - 9 ≈0.6 - 0.7 मिमी
पीएफए ​​एक अन्य फ्लोरोपॉलीमर है जिसमें समान रूप से उच्च विस्तार गुणांक होता है। कुछ विशेष धातु हीटर टाइटेनियम का उपयोग करते हैं, जो स्टेनलेस स्टील से भी कम फैलता है। पीटीएफई और किसी भी धातु म्यान सामग्री या आंतरिक धातु कोर के बीच अंतर चौंका देने वाला है।

पीटीएफई के उच्च विस्तार के कारण माउंटिंग की समस्या
सामान्य तौर पर एक PTFE विसर्जन हीटर में एक आंतरिक धातु प्रतिरोध तार या कोर शामिल होता है। धातु कोर आसपास के पीटीएफई आवरण के लगभग एक {{1}सातवें हिस्से की दर से फैलता है। जब हीटर को गर्म किया जाता है तो पीटीएफई इसके अंदर धातु कोर की तुलना में काफी अधिक विस्तार करना चाहता है। यह अंतर विस्तार पीटीएफई और धातु के बीच इंटरफेस पर आंतरिक कतरनी तनाव का कारण बनता है।

यदि हीटर भी बाहरी रूप से सीमित है (दोनों सिरों पर कठोर क्लैंप, ब्रैकेट या फ्लैंज द्वारा), तो पीटीएफई शीथ अक्षीय दिशा में स्वतंत्र रूप से विस्तार नहीं कर सकता है। इस प्रकार उत्पन्न यांत्रिक तनाव कई विफलताओं को जन्म देता है:

बकलिंग या झुकना - पीटीएफई शीथ धातु की तुलना में नरम होता है और इसलिए बीच में बाहर की ओर झुकता है, जिससे एक घुमावदार या लहरदार आकार बनता है जो टैंक की दीवारों या अन्य हीटरों से टकरा सकता है।

तनाव सघनता वाले स्थानों पर दरारें - कठोर क्लैंप या तेज समर्थन किनारे तनाव बढ़ाने वाले होते हैं। पीटीएफई फैलता है और इन निश्चित स्थानों पर दबाव डालता है, जिससे दरारें बन सकती हैं और पूरे आवरण में फैल सकती हैं।

आंतरिक धातु कोर से दूर खींचें - पीटीएफई और धातु कोर का विभेदक विस्तार, बाहरी सीमाओं के साथ, पीटीएफई को धातु समाप्ति से दूर खींच सकता है या कोर से दूर रेंग सकता है, जिससे प्रतिरोध तार संक्षारक प्रक्रिया तरल पदार्थों के संपर्क में आ सकता है।

औद्योगिक प्रतिष्ठानों में एक सामान्य त्रुटि पीटीएफई हीटर को धातु हीटर की तरह व्यवहार करना है, यानी इसे इसकी लंबाई के साथ कई ठोस समर्थनों के साथ बांधना या इसे ऊपर और नीचे दोनों सिरों पर क्लैंप करना है। इस प्रकार की युक्तियों के शीघ्र विफल होने की लगभग गारंटी है।

पीटीएफई थर्मल एक्सपेंशन हीटर की स्थापना के लिए व्यावहारिक दिशानिर्देश
पीटीएफई थर्मल विस्तार हीटर लगाने का मूल आधार हीटर को लंबाई में स्वतंत्र रूप से विस्तार और अनुबंध करने की अनुमति देना है लेकिन फिर भी टैंक या बर्तन में अपने इच्छित स्थान पर बना रहना है। अनुशंसित तकनीकों में शामिल हैं:

केवल एक छोर पर माउंट करें।
हीटर को केवल एक ही स्थान पर सख्ती से लगाया जाना चाहिए - अक्सर टर्मिनल छोर (ठंडा सिरा जहां विद्युत कनेक्शन बनाया जाता है)। दूसरी ओर, गर्म लंबाई फिसलने या हिलने के लिए पूरी तरह से स्वतंत्र होनी चाहिए। पीटीएफई ट्यूब की लंबाई के साथ कोई अतिरिक्त क्लैंप, ब्रैकेट या गाइड नहीं लगाया जाना चाहिए।

अधिक से अधिक {{1}साइड ब्रैकेट में अक्षीय गति प्रदान करें
यदि एक ओवर{0}द-साइड माउंटिंग ब्रैकेट का उपयोग किया जाता है, तो ब्रैकेट को पीटीएफई शीथ को मजबूती से नहीं पकड़ना चाहिए। इसके बजाय, एक ढीली फिटिंग गाइड या एक स्लॉटेड व्यवस्था बनाई जानी चाहिए जो हीटर को ऊर्ध्वाधर बनाए रखती है लेकिन तापमान भिन्न होने पर पीटीएफई को ब्रैकेट के माध्यम से अक्षीय रूप से यात्रा करने की अनुमति देती है। आप म्यान और ब्रैकेट छेद के बीच लगभग 2-3 मिमी की निकासी के साथ शुरुआत कर सकते हैं।

बहुत कठोर एल और यू कॉन्फ़िगरेशन से बचें
कभी-कभी कुछ टैंक डिज़ाइनों के लिए एल - आकार के हीटर (एक क्षैतिज और एक ऊर्ध्वाधर पैर के साथ) का उपयोग किया जाता है। यदि दो पैरों, क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर, को उनके सिरों पर सुरक्षित रूप से बांधा जाता है, तो एक पैर का विस्तार दूसरे के खिलाफ काम कर रहा है, और कोने महत्वपूर्ण झुकने वाले तनाव के अधीन है। वास्तव में एल-आकार के पीटीएफई हीटर को इस तरह डिजाइन किया जाना चाहिए कि एक पैर हिलने-डुलने के लिए स्वतंत्र हो या कोने में अंतर विस्तार को अवशोषित करने के लिए एक लचीला संक्रमण (उदाहरण के लिए अधिक त्रिज्या मोड़) होना चाहिए।

विस्तार के लिए नि:शुल्क अंतिम स्थान
10 मिमी विस्तार करने वाले 1{6}}मीटर हीटर को अपने मुक्त सिरे पर कम से कम 10 मिमी खाली जगह की आवश्यकता होती है। एक हीटर के लिए जो लंबवत रूप से लटका हुआ है, इसका तात्पर्य यह है कि हीटर का निचला भाग टैंक के नीचे या टैंक के अंदर किसी भी चीज़ को नहीं छूना चाहिए। विनिर्माण सहनशीलता और संभावित अधिक तापमान भ्रमण की भरपाई के लिए 20-30 मिमी की दूरी की सिफारिश की जाती है।

शीथ से जुड़े कठोर नाली के बजाय लचीले लीड का उपयोग करें
विद्युत आपूर्ति के टर्मिनल छोर से निकलने वाले लीड इतने लचीले होने चाहिए कि हीटर के फैलने और सिकुड़ने पर टर्मिनल असेंबली की मामूली गति हो सके। कठोर धातु नाली, जब सीधे टर्मिनल हाउसिंग से जोड़ी जाती है, तो आंदोलन बलों को कनेक्शन बिंदु तक संचारित कर सकती है, जो टर्मिनलों को नुकसान पहुंचा सकती है।

क्या होता है जब विस्तार सीमित होता है?
क्षेत्र का अनुभव बताता है कि सीमित थर्मल विस्तार विद्युत अधिभार के बाद पीटीएफई हीटर की विफलता के प्राथमिक कारणों में से एक है। विफलता के सामान्य लक्षणों में शामिल हैं:

म्यान बकलिंग - सर्पीन या लहरदार आकृति के साथ दृश्य निरीक्षण।

अनुदैर्ध्य दरारें - हीटर अक्ष के समानांतर दरारें, आमतौर पर बढ़ते क्लैंप के पास से शुरू होती हैं।

टर्मिनल अंत पृथक्करण - पीटीएफई शीथ टर्मिनल पोटिंग कंपाउंड से दूर खिसक जाता है जिससे प्रतिरोध तार उजागर हो जाता है या द्रव प्रवेश के लिए एक नाली की अनुमति मिलती है।

आंतरिक तार का टूटना - विस्तार और संकुचन के चक्र, जब रोका जाता है, तो पीटीएफई शीथ में प्रवेश के स्थल पर आंतरिक प्रतिरोध तार को थका देता है।

माउंटिंग हार्डवेयर पीटीएफई शीथ को रेडियल रूप से संपीड़ित नहीं करेगा। पीटीएफई निरंतर संपीड़न तनाव के तहत रेंगता है। पीटीएफई के चारों ओर लगा नली क्लैंप या पाइप क्लैंप अंततः शिथिल हो जाएगा क्योंकि सामग्री की ठंडी सामग्री क्लैंप से दूर बह जाएगी और असमान दबाव टूटने का कारण बन सकता है।

निष्कर्ष: अच्छे इंस्टॉलेशन अभ्यास हीटर की गुणवत्ता के समान ही महत्वपूर्ण हैं
पीटीएफई का थर्मल विस्तार गुणांक स्टेनलेस स्टील के लगभग सात गुना है। एक 1{5}}मीटर लंबाई वाला पीटीएफई हीटर परिवेश के तापमान से 100 डिग्री तक गर्म करने पर लगभग 10 मिमी तक फैल जाएगा। यदि यह विस्तार प्रतिबंधित है, तो विकसित होने वाले यांत्रिक तनाव के परिणामस्वरूप पीटीएफई शीथ में झुकाव, टूटना या खींचने में विफलता होती है।

उचित पीटीएफई थर्मल विस्तार हीटर अटैचमेंट के लिए एक निश्चित बिंदु की आवश्यकता होती है, आमतौर पर टर्मिनल छोर पर, हीटर का शेष हिस्सा अक्षीय रूप से चलने के लिए स्वतंत्र होता है। साइड कोष्ठक के ऊपर -पर फिसलने की अनुमति दी जानी चाहिए; एल-आकार की व्यवस्था में दो सीमाएँ नहीं होनी चाहिए; और मुक्त सिरे पर पर्याप्त जगह होनी चाहिए। ये डिज़ाइन तकनीकें वैकल्पिक संवर्द्धन नहीं हैं, बल्कि लंबी सेवा जीवन के लिए महत्वपूर्ण हैं। हीटर की गुणवत्ता महत्वपूर्ण है, लेकिन अच्छी स्थापना प्रक्रियाएँ भी महत्वपूर्ण हैं। जब थर्मल विस्तार के यांत्रिक प्रभावों को ठीक से संबोधित किया जाता है, तो पीटीएफई विसर्जन हीटर बिना किसी समझौते के पूर्ण रासायनिक प्रतिरोध और विद्युत इन्सुलेशन लाभ देते हैं।