¿Cómo elegir la longitud y el diámetro de inserción correctos para un calentador de PTFE sobre-el-lateral en un tanque circular?

Un calentador de PTFE-sobre-el lateral parece sencillo-simplemente cuélgalo de la pared. Sin embargo, el calor permanece confinado cerca de la pared si el alcance horizontal es demasiado corto; si es demasiado largo, choca con el lado contrario. Es un ejercicio de geometría del tanque para obtener las medidas correctas. La eficiencia de calefacción, la circulación de fluidos y la longevidad del equipo se ven directamente afectadas por el diámetro de la longitud de inserción sobre la elección del calentador de PTFE lateral para un tanque circular. Las zonas calientes, la convección inadecuada o los daños mecánicos se deben a un tamaño inadecuado.

Dimensiones importantes descritas: pata horizontal y pata vertical
Una disposición en forma de L-es común para los calentadores-sobre-los lados. Es necesario especificar dos dimensiones cruciales:

Pata horizontal (longitud de inserción): La distancia radialmente hacia adentro medida desde la pared del tanque hasta el punto más alejado de la sección calentada.

La longitud de la sección calentada que desciende al líquido se conoce como pata vertical (profundidad de inmersión).

El radio de curvatura y la rigidez estructural están influenciados por un tercer parámetro, el diámetro del calentador, que normalmente está entre 10 y 30 mm para elementos revestidos de PTFE. Sin embargo, si el calentador encaja dentro del tanque de forma segura y al mismo tiempo fomenta la convección natural, depende del diámetro y la longitud de inserción combinados.

Llegar a la Zona Central con la Pierna Horizontal
Para evitar que el calor quede atrapado cerca de la capa límite, la pata horizontal del calentador debe extender la parte calentada lo suficientemente lejos de la pared del tanque. El líquido caliente ascendente se adhiere a la superficie de la pared si se coloca demasiado cerca de ella, lo que reduce la transferencia de calor y acelera la incrustación localizada. Por otro lado, si la pata horizontal es excesivamente larga, el calentador podría golpear la pared opuesta del tanque circular, provocando tensión mecánica o daños en la funda de PTFE.

Como regla general, la zona calentada debe ubicarse en el volumen medio inferior del tanque. Esto significa que para un tanque circular, la pata horizontal debe estar entre el 40 y el 50 por ciento del radio del tanque, dejando al menos entre 50 y 100 milímetros entre él y la pared del otro lado. Esta ubicación central fomenta corrientes de convección simétricas, que reducen la estratificación de la temperatura al hacer que el fluido caliente suba en el centro, se enfríe en la superficie y fluya hacia abajo a lo largo de las paredes.

La pierna vertical: alcanzar la profundidad de inmersión correcta
La pata vertical debe colocar la zona de calentamiento lo suficientemente profunda como para que toda la longitud calentada permanezca completamente sumergida a pesar de las fluctuaciones típicas del nivel de líquido (como la evaporación y el llenado-de líquido). Cuando un calentador de PTFE está parcialmente expuesto al aire mientras está encendido, se sobrecalienta porque el aire es mucho menos eficiente para eliminar el calor que el líquido. Por encima de los 120 grados en el aire, el material de PTFE puede debilitarse o deteriorarse.

En términos generales, la longitud calentada debe cubrir entre el 70 y el 80 por ciento de la profundidad típica del líquido. Para evitar la acumulación de lodo, sedimentos o materiales que puedan aislar la superficie, la posición más baja del calentador debe estar unos centímetros (normalmente entre 50 y 100 mm) por encima del fondo del tanque. Para garantizar la inmersión durante los ciclos de nivel regulares, el punto más alto de la sección calentada debe estar al menos entre 50 y 100 mm por debajo del nivel mínimo de líquido operativo.

El calentador requiere espacio para aspirar líquido más frío desde abajo y emitir líquido calentado hacia arriba, como una chimenea térmica. La mayor parte del tanque permanece fría debido a una estrecha celda de convección creada por una longitud calentada muy corta (por ejemplo, sólo el 30 % de la profundidad del líquido). Los tramos calentados extremadamente largos (por ejemplo, el 90% de la profundidad) corren el peligro de remover los sólidos sedimentados o raspar el fondo.

La función del diámetro del calentador
El diámetro del calentador (el diámetro exterior del tubo recubierto de PTFE-) influye en dos limitaciones prácticas:

Radio de curvatura mínimo: los calentadores con revestimiento de PTFE-deben tener un radio de curvatura mínimo de cinco a ocho veces el diámetro del tubo en la esquina en forma de L-. Es posible que se necesite un tanque más grande porque un diámetro mayor requiere una curvatura más suave, lo que aumenta la huella total.

Rigidez estructural: el calentador puede hundirse por su propio peso y mover su punta en la dirección de la pared del tanque si tiene una pata horizontal más larga y un diámetro más pequeño. Aunque un diámetro mayor aumenta la rigidez, también aumenta el costo de los materiales y limita la cantidad de calentadores que se pueden instalar en un solo borde del tanque.

El peso del calentador y el momento de flexión causado por la pata horizontal deben ser soportados por el soporte de soporte. Se recomienda utilizar un tubo de PTFE de pared más pesado-o un soporte intermedio para extensiones horizontales de más de 300 mm.

Un ejemplo útil de dimensionamiento de tanques circulares
Imagine un tanque circular con una profundidad normal de líquido de 1200 mm y un diámetro interior de 1000 mm.

Apunte hacia el área central del cateto horizontal. 500 mm es el radio. El eje del calentador se coloca a 250 mm de la pared mediante una pata horizontal de 250 mm (50% del radio), dando a la pared opuesta 250 mm de espacio. Esto es aceptable.

Longitud calentada vertical: 840–960 mm, o 70–80% de 1200 mm. Para simplificar, opte por 900 mm.

Espacio libre hacia el fondo: Coloque el calentador de modo que su punto más bajo esté a 100 mm por encima del fondo del tanque. Debido a que 100 + 900=1000 mm, la pata vertical se extiende desde 100 mm por encima del fondo hasta 1000 mm por encima del fondo.

Inmersión superior: El nivel mínimo de líquido nunca debe bajar de 1100 mm, dejando visibles 100 mm del calentador. Si el nivel cae por debajo de ese umbral, designe un bloqueo-de nivel bajo para apagar el calentador.

Manténgase alejado de los errores típicos
El área calentada no debe colocarse en el cuadrante superior del tanque ya que puede quedar expuesta por salpicaduras, acción de las olas o caídas de nivel.

Evite que el calentador entre en contacto con el fondo porque el lodo sedimentado aísla la superficie de PTFE y puede provocar un sobrecalentamiento localizado.

No se debe ignorar la capacidad de momento del soporte. Una pata horizontal larga, como de 500 mm o más, ejerce mucha torsión sobre el soporte del borde del tanque. Podría ser necesario utilizar refuerzos de acero inoxidable.

En conclusión
Las longitudes precisas de las extremidades y el diámetro del calentador están determinados por el diámetro y la profundidad del tanque, lo que hace que la especificación de un calentador de PTFE-sobre-el lateral sea una tarea de personalización. Es necesario seleccionar el diámetro de la longitud de inserción sobre el calentador de PTFE lateral de manera que la sección calentada abarque entre el 70% y el 80% de la profundidad del líquido en el volumen central inferior, limpiando el fondo y permaneciendo sumergida en todo momento. Para los baños cáusticos, un calentador del tamaño adecuado proporciona un calentamiento eficaz y resistente a las incrustaciones-al trabajar con las corrientes naturales del fluido en lugar de contra ellas. En caso de duda, un diseño básico de la geometría del calentador sugerida combinado con un plano dimensional del tanque ayuda a evitar costosos ajustes en el campo.