Tại sao lò sưởi ngâm PTFE lại bị nứt dọc theo đường chất lỏng trong bể có công tắc phao?

Một xưởng mạ đã lấy một lò sưởi ngâm PTFE từ bể mạ kẽm sau chín tháng sử dụng. Lò sưởi có vết nứt ngang chạy dọc theo đường chất lỏng-ranh giới giữa phần chìm và phần lộ ra ngoài. Vết nứt đã xuyên qua PTFE và làm lộ ra lớp vỏ kim loại. Bình chứa được trang bị một công tắc phao để kiểm soát mức chất lỏng, nhưng công tắc này có dải chết khoảng 40 mm và mức chất lỏng chuyển động lên xuống trên đỉnh lò sưởi.

Công tắc phao là thiết bị kiểm soát mức nước thông dụng trong các bể mạ, bể xử lý hóa chất. Chúng đơn giản, đáng tin cậy và không tốn kém. Nhưng chúng có một dải chết-một phạm vi giữa các mức bật-bật và tắt-tắt-cho phép mực chất lỏng dao động. Nếu bộ gia nhiệt được đặt sao cho đường chất lỏng nằm trong dải chết, bộ gia nhiệt sẽ chuyển đổi giữa trạng thái chìm và tiếp xúc, và PTFE sẽ nứt dọc theo đường chất lỏng.

Tại sao đường chất lỏng là vùng tập trung ứng suất

Đường chất lỏng là ranh giới giữa phần chìm và phần lộ ra của lò sưởi. Phần chìm được làm mát bằng chất lỏng xử lý. Phần tiếp xúc được làm mát bằng không khí, kém hiệu quả hơn nhiều. Chênh lệch nhiệt độ giữa hai phần có thể là 50–100 độ.

Phần ngập nước nở ra ít hơn phần lộ ra ngoài. Sự giãn nở vi sai tạo ra ứng suất cắt ở đường chất lỏng. Ứng suất tập trung ở bề mặt PTFE, nơi polyme được liên kết với vỏ kim loại. Đạp xe nhiều lần gây ra hiện tượng nứt mỏi.

Chu kỳ mức chất lỏng và ảnh hưởng của nó đến vết nứt PTFE ở đường chất lỏng

Tại sao công tắc phao tạo ra dòng chất lỏng đi xe đạp

Công tắc phao hoạt động bằng cách mở hoặc đóng mạch khi mức chất lỏng đạt đến điểm đặt. Công tắc có dải chết-mức phải giảm đến một mức nhất định trước khi công tắc đóng van nạp. Dải chết thường là 20–50 mm, tùy thuộc vào thiết kế công tắc.

Nếu bộ gia nhiệt được đặt sao cho đường chất lỏng nằm trong dải chết, bộ gia nhiệt sẽ chuyển đổi giữa trạng thái chìm và tiếp xúc với mỗi chu kỳ nạp. Số chu kỳ phụ thuộc vào tốc độ bay hơi và{1}}kéo ra ngoài. Trong bể có độ bốc hơi cao, mức nước có thể quay vòng nhiều lần trong ngày.

Tại sao vết nứt hình thành ở đường chất lỏng

Vết nứt hình thành ở đường chất lỏng vì đó là nơi ứng suất cao nhất. PTFE ở dòng chất lỏng phải chịu sự chênh lệch nhiệt độ hoàn toàn giữa phần ướt và phần khô. Ứng suất cắt tập trung ở bề mặt tiếp xúc kim loại PTFE{2}}.

Vết nứt lan truyền theo chiều ngang dọc theo dòng chất lỏng. Nó có thể vẫn là vết nứt bề mặt trong nhiều tháng hoặc có thể xuyên qua PTFE và làm lộ ra kim loại. Một khi kim loại lộ ra ngoài, quá trình ăn mòn bắt đầu và lò sưởi bị hỏng.

Ngăn ngừa nứt dòng chất lỏng

Cách phòng ngừa hiệu quả nhất là đặt thiết bị sưởi sao cho đường chất lỏng ở phía dưới dải chết của công tắc phao. Phần trên cùng của phần được làm nóng phải thấp hơn mức chất lỏng tối thiểu ít nhất 75 mm. Điều này đảm bảo rằng lò sưởi vẫn chìm hoàn toàn ngay cả khi mức nước ở mức thấp nhất của dải chết.

Khóa liên động cấp thấp-sẽ cung cấp khả năng bảo vệ bổ sung. Khóa liên động sẽ cắt nguồn điện của lò sưởi nếu mức giảm xuống dưới ngưỡng an toàn. Khóa liên động phải độc lập với công tắc phao và cần phải cài đặt lại bằng tay.

Một lò sưởi có phần làm nóng ngắn hơn nằm ở dưới mức chất lỏng thông thường sẽ mang lại khả năng chống lại sự dao động của mức chất lỏng. Nếu bể đủ sâu, việc đặt phần được làm nóng ở nửa dưới của bể sẽ giữ cho nó chìm trong nước ngay cả khi mực nước giảm đáng kể.

Biện pháp phòng chống nứt đường dẫn chất lỏng trong bể có công tắc phao

Khi vết nứt đường chất lỏng cho thấy có vấn đề về thiết kế

Bộ gia nhiệt bị nứt ở đường chất lỏng mặc dù vị trí lắp đặt thấp và khóa liên động ở mức thấp cho thấy dải chết của công tắc phao quá lớn đối với ứng dụng. Cấu hình bộ gia nhiệt nhúng PTFE tùy chỉnh với phần gia nhiệt ngắn hơn, vị trí lắp thấp hơn và khóa liên động mức-thấp sẽ giải quyết nguyên nhân cốt lõi gây ra vết nứt đường chất lỏng. Quá trình đặc tả yêu cầu kích thước bể, dải chết của công tắc phao, mức chất lỏng bình thường và tối thiểu cũng như công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có chức năng điều khiển mức công tắc phao, phương pháp tiếp cận dành riêng cho ứng dụng-này giúp giảm hiện tượng nứt đường ống chất lỏng và kéo dài tuổi thọ sử dụng của lò sưởi.