Како тачно одредити дужину хладног контакта ПФА грејача да бисте спречили корозију кондензата на електричним терминалима?

Хладне игле ПФА грејача су метални терминали који стрше са врха хладног дела (део грејача који није уроњен) у разводну кутију где су направљене електричне везе. Ако је дужина хладне игле прекратка, терминали су преблизу загрејаном ПФА телу. Ако су терминали испод тачке росе, влага у околном ваздуху ће се кондензовати на терминалима. Топлота која се преноси на хладне игле одржава их топлим -, али само ако су игле довољно дугачке да произведу топлотни градијент. Пошто је дужина игле кратка и хладна, терминали се хладе што подстиче кондензацију корозивних испарења из резервоара (кисела магла, хлор, амонијак) на електричним прикључцима. Кондензоване хемикалије изазивају корозију терминала што доводи до повећаног отпора контакта, загревања и евентуалног колапса везе. За већину индустријских примена, минимална дужина хладног клина је 70–100 мм од ПФА хладног дела до врха терминала. За услове непријатељске паре (ХЦл, ХФ, Цл2, НХ3) наведите 120-150 мм како бисте осигурали да су терминали изнад тачке росе.

Топлотни градијент хладног игла
Хладна игла (обично никловани-бакар или нерђајући челик) долази од унутрашњег грејног елемента, пролази кроз хладни део ПФА и завршава се у разводној кутији. База хладне игле (уграђена у ПФА) је на високој температури, обично 80–120 степени, због топлоте која се преноси од грејног елемента. Врх хладне игле (где су жице причвршћене) треба да буде на или близу температуре околине да би се заштитиле електричне везе. Промена температуре низ пин је одређена једначином топлотне проводљивости. Температурни профил пина се експоненцијално приближава амбијенталном са карактеристичном дужином λ=√ к × А х × П где је к топлотна проводљивост (≈ 400 В/мК за бакар, 15 В/мК за нерђајући челик), А је попречна -} површина пресека, х је губитак топлоте ваздуха у атмосфери ∈ 10-20 В/м2.К) и П је обим игле. За бакарну иглу пречника 6 мм А=28 мм2, П=19 мм, λ ≈ √ ( 400 к 2.8е-5 ) / ( 15 к 0.019 )=√ ( 0.0112 / 0.285 ) {} √ √ {} √ 2 {}=200 мм. Потребно је око 200 мм дужине да се игла охлади на температуру приближну амбијенталној. За нерђајући челик (к=15 В/м. К) λ≈ √(15×2.8е-5/15×0.019)= √(0.00042/0.285)= √0.00147=0.038 м0.00147=0.038 м {{47} мањи степен проводљивости даје челик мањи степен проводљивости игле су краће. Нерђајући челик, међутим, има већи електрични отпор од бакра и на тај начин ствара више омског грејања на споју. Већина ПФА грејача користи бакарне хладне игле (позлаћене или никловане) за мали електрични отпор и веће дужине.

У ствари, бакарни хладни пин дужине 70–100 мм (од ПФА површине до врха) имаће температуру врха од 30–50 степени изнад амбијенталне у нормалним условима рада. При температури околине од 30Ц, врх може да достигне 60-80Ц – још увек изнад тачке росе у већини ситуација. При температури од 10 степени у хладном окружењу, врх може бити 40-50 степени - још увек изнад тачке росе са умереном влажношћу (60-70% релативне влажности). За подешавања оштре паре се препоручују дужи игови (120-150 мм). Врх треба да буде изнад тачке росе киселине или хемијске паре која може бити и до 20-40 степени.

Препоручене дужине хладних пинова према окружењу Окружење Типична температура околине Састав паре Корозивне паре Тачка рошења Минимална дужина хладне игле (бакар) Препоручени материјал игле
У затвореном (контролна соба), суво, чисто 20-30 степени Без корозивних испарења Н/А 50 мм Бакар, никловано
Индустријска општа употреба (без агресивних испарења) 10 до 40 степени Ниска влажност, повремена прашина 15 до 25 степени 70 мм Бакар, никловано-
Линија за наношење (кисела магла: ХЦл, Х₂СО₄) Кисела магла, 30–80% 20–40 степени РХ 30-45 степени (тачка росе киселине) 100 мм Бакар, позлаћено-(отпоран на корозију)
Хлорисање или бељење (Цл2, ЦлО2) 10-50 степени Ц Хлор, влажан 35-55 степени Ц 120 мм Нерђајући челик (Цу кородира у Цл2) ХФ линија за јеткање (магла флуороводоничне киселине) 20-40 степени Ц ХФ пара, веома корозиван челик Ц 25-40 степена Цл25 напао ХФ)
Сервис амонијака или амина 10-30 степени НХ3 пара 15-25 степени (низак) 70 мм Бакар (НХ3 кородира нерђајући материјал)
Спољна, умерена клима -10 до 40 степени Влажност амбијента, киша Променљиво 100 мм Бакар са кутијом отпорном на временске услове
Спољна, хладна клима -20 до 30 степени Животна средина Испод 0 степени (лед) 120 мм (са грејачем у разводној кутији) Грејач терминала за бакар
Чиста комора (фармацеутска, полупроводничка) 20–25 степени ХЕПА филтрирана, сува<10°C 50–70 mm Copper, nickel plated
Влажна, влажна, тропска 25-35 степени, 90% релативна влажност Висока влажност 30-33 степена 100 мм Бакар са запечаћеном прикључном кутијом
Последице кратке дужине хладног клина
Ако су хладни контакти прекратки (нпр. . 30-50 мм) за околину, терминали ће радити хладно (30-50Ц у амбијенту од 30Ц). Ако је температура терминала нижа од тачке росе, тада се влага кондензује из ваздуха на терминалима. За температуру околине од 30 степени и 80% релативне влажности, тачка росе је 26 степени. Терминали на 30 степени су мало изнад тачке росе. Кондензација ће постојати на терминалима на 28 степени. У линијама за облагање са киселом маглом, кондензована влага покупи ХЦл или Х₂СО₄, стварајући проводљиви кисели раствор на терминалима. Електрохемијска корозија је брза: бакарни терминали постају зелени или црни, отпор контакта расте, а терминал се загрева због губитака И²Р. Кородирани завршетак може достићи температуру од 100-200 степени, растопити изолацију жице и изазвати електрични пожар или квар на земљи. Подаци са терена за галванизацију откривају да грејачи са хладним иглицама мањим од 70 мм имају терминалне стопе корозије 5–10 веће од оних са иглицама од 100 мм. Кратке игле не успевају за 12-24 месеца; дуге игле преживљавају 5-8 година.

Докази из инспекције кратке хладне дужине игле: зелени или бели производи корозије на терминалима, обезбојена изолација жице у близини прикључка, отопљене жичане матице или набори, повремени рад грејача (веза се загрева, отпор се повећава, грејач се искључује; веза се хлади, отпор пада, грејач се укључује).

ЈЕЗИК СПЕЦИФИКАЦИЈЕ НАБАВКЕ
Инжењери који специфицирају ПФА грејаче треба да наведу следеће захтеве за хладне игле:

Минимална дужина хладног клина од површине ПФА хладног пресека до врха терминала: ___ мм (попуните у складу са окружењем: 70 мм генерално, 100 мм киселе магле, 120 мм хлора или ХФ, 150 мм спољна хладна клима)

Материјал за хладне игле: бакар, никловано (стандардно); бакар, позлаћен (за киселе магле); нерђајући челик 316 (за Цл2 или ХФ); Монел (за ХФ са високим садржајем хлорида)

Пречник хладне игле. Ово би требало да буде најмање 5 мм за бакар, 6 мм за нерђајући челик (да би се задржала чврстоћа и топлотна маса)

Хладне игле треба да буду запечаћене у ПФА хладном делу са изливеним или компресионим заптивачем како би се спречило продирање паре дуж интерфејса игле.

Разводна кутија треба да буде постављена са врховима терминала најмање 20 мм (3/4 ин.) изнад дна кутије како би се омогућило да кондензат отиче са прикључака.

Једна могућа опција накнадног уградње за постојеће грејаче са хладном дужином игле која је прекратка је продужење разводне кутије помоћу одстојника (50 до 100 мм висине, произведеног од ПВЦ-а, ПП или метала) који гура терминале даље од топлог ПФА тела. Одстојник је повећао ефективну дужину хладне игле без модификације грејача. Међутим, одстојник мора бити запечаћен за хладни део ПФА да би се спречио улазак паре. Ово је мање поуздано од постављања тачне дужине од самог почетка, али може да продужи живот за 1-2 године у неагресивним условима.

Закључак: Минимално 100 мм за агресивне парне средине
За типичну индустријску примену, изаберите ПФА грејач хладне игле дужине не мање од 70 мм. За оштра окружења са паром (кисела магла, хлор, ХФ, амонијак) одредите дужину хладног клина 100-120 мм. Ово ће спречити корозију кондензата на електричним прикључцима. Никловане или позлаћене бакарне хладне игле имају низак електрични отпор, али захтевају веће дужине (100-150 мм) да би се обезбедио потребан температурни градијент. Игле од нерђајућег челика су краће (40–70 мм погодне), али имају већи електрични отпор и потребне су за Цл2 и ХФ рад када је бакар кородиран. Инжењери морају да одговарају дужини, материјалу и условима животне средине хладне игле. Додатни трошак дужих хладних иглица (занемарљив маргинални трошак материјала) је мали у односу на цену корозије терминала, квара везе и вероватне опасности од пожара. Ако грејач ради исправно 10 година, али затим има електрични квар због кородираних терминала након 2 године, онда то није грејач доброг квалитета. Има стандардни квар хладног пин-а. Проверите дужину стања. Проверите усклађеност пријемних грејача. Хладна игла је скроман елемент који има велики утицај на поузданост. Не остављајте га само на подразумеване вредности произвођача.