Како дизајнирати ПФА грејач са интегрисаним заштитним омотом који минимизира кашњење мерења температуре у уљима високог{0}}вискозитета?

У уљима високог вискозитета (1.000–100.000 цП, Пр > 500) кашњење мерења температуре типичних заштитних омота може бити 5–10 минута што доводи до лоше контроле процеса. Интегрисани заштитни поклопац, или слепа рупа која је трајно обликована у ПФА омотач, поставља сензор температуре директно у загрејану зону без ваздушног отвора, чиме се минимизира кашњење. Главни фактори дизајна су: дебљина зида заштитних канала (од 0,5 до 1,0 мм, не цео ПФА зид), материјал (ПФА или метал са танким{11}}металом) и пунило (термичка паста или ниско{12}}легура). 0,5 мм дебљине дна-напуњене ПФА термо-улошце испуњене термалном пастом смањује кашњење на 20–40 секунди за уље на 80 степени са зидом грејача од ПФА од 2 мм. Метални заштитни поклопац (1 мм ОД, 0,2 мм зид) у ПФА даје кашњење од 5-15 с. Интегрисани дизајн не излаже сензор јаком уљу и истовремено одржава брзину реакције.

Извори заостајања и стратегије за смањење
За типичан спољни заштитни поклопац (затегнут или заварен за грејач), постоје три узрока заостајања: (1) провођење топлоте кроз гранични слој уља (доминантно у уљима високог{1}}вискозитета), (2) провођење кроз зид заштитних канала и (3) конвекција кроз ваздушни зазор између сензора и бунара. За уља високог вискозитета, гранични слој уља је доминантна топлотна отпорност (х_оил=50–200 В/м²·К). Интегрисани заштитни омотач уклања ваздушни зазор и скраћује пут за проводљивост.

Фактори смањења кашњења за:

Ако доњи део буде тањи (0,5 мм у односу на . 2 мм) смањује кашњење проводљивости за фактор 4.

Ваздушни јаз се уклања пуњењем термо-паста (к=3–5 В/м·К).

Сензорски врх Побољшање 10-20× употребом металног заштитника (нерђајући челик, к≈15 В/м·К) уместо ПФА (к≈0,2 В/м·К).

Опције за заштиту од ПФА грејача
Конструкција Дизајн Дебљина зида (мм) Материјал пуњења Константно време τ (секунде, у 10.000 цП уља на 80 степени) Заостајање до 90% (сек) Отпорност на хемикалије Повећана цена
Спољна стезаљка на металној стезаљци + сензор Није применљиво (спољашњи) Ваздух 120-240 280-550Добро (спољни сензор) 5%
Спољашњи заварени заштитни поклопац Метал добро заварен за прирубницу грејача 1,5 (метал) Ваздух 60 - 120 140 - 28015% Добро
Интегрисана слепа рупа ПФАМуливени ПФА џеп 1.0 Ваздух 40-80 95-185 Одлично 20%
Интегрисани ПФА + паста Обликовани џеп од ПФА 0,8Термичка паста (к=3 В/м·К) 12-20 30-45Добро 25%
Интегрисани ПФА + танко дно Обликовано ПФА 0,5 мм дно 0,5 Паста 8–12 20–28 Одлично 30%
Заштитни уложак са металним уметком Цев од нерђајућег челика (1 мм спољашњи, 0,2 мм зид) од ПФА 0,2 (метал) Паста или легура 3-5 7-1240% Добро (метал откривен)
Инкапсулирани сензор РТД или ТЦ у ПФА (не може се одвојити) директно обликован 0 (сензор изложен) Ништа 1-2 3-5 Одлично (ПФА изнад сензора) 50% (сензор се не може променити)
Смернице за дизајн
High viscosity oil service (>5.000 цП): Обратите пажњу на следеће:

Минимална дебљина дна заштитног окна: 0,5 мм (ПФА) и 0,2 мм (метал). Тањир је склон пуцању или пузању.

Термална паста: Силиконска паста напуњена боровим нитридом или алуминијум оксидом (к Већа или једнака 3 В/м·К) Нанесите испод хоовер-а да бисте избегли стварање мехурића ваздуха.

Тип сензора: Користите фини жичани термоелемент (пречник 0,25 мм) или танкослојни РТД (1 мм к 2 мм). Латенција се повећава са већим сензорима (пречник 6 мм).

Постављање Поставите заштитни поклопац на најтоплији део грејача (често 100–200 мм од хладног краја, погледајте чланак #70). Високи резервоари: Два термоизолатора (горњи и доњи) са просеком

Заменљивост: За важне операције користите одвојиви сензор у ПФА заштитним омотачем (није приложен). Заштитни поклопац остаје у резервоару, а сензор се може повући ради калибрације без пражњења.

Продукција
Током обликовања хладног дела грејача или топлотом стварајући удубљење у омотачу, формира се интегрални ПФА заштитни омотач. Локација трна контролише дебљину на дну. За метални уметак, цев од нерђајућег челика са танким зидом се ставља у калуп, а ПФА се убризгава око цеви. Метални врх вири 5-10 мм у ПФА и тако обезбеђује добар термички контакт. Метал мора бити компатибилан са процесном течношћу (316Л за благе, Хастеллои за агресивне). Бакар или алуминијум не би требало да се користе у корозивној служби.

Пример поља
Полимерно постројење је загрејало смолу од 50.000 цП од 60 степени Ц до 120 степени Ц помоћу ПФА грејача са спољним стезаљкама-на термопару. Кашњење температуре је било 8 минута, прекорачење од 15 степени и пропадање смоле. Постројење је заменило грејач интегрисаним ПФА заштитним омотом (дебљина дна .6 мм, термална паста). Заостајање је сада смањено на 25 секунди. Контрола температуре је побољшана на ±1,5 о Ц и пропадање смоле је престало. Грејач по мери коштао је 300 долара и платио се у 3 серије.

Закључак: Налепите у интегрисани заштитни поклопац смањује заостајање на<30 Seconds
За уља високог{0}}вискозитета, интегрисани ПФА заштитни омотач са танким дном (0,5 до 1,0 мм) напуњен термалном пастом смањује кашњење у мерењу температуре са 5 на 10 минута на 20 до 40 секунди - 10 до 15 пута побољшање. За најбржу реакцију, обезбедите метални уметак за заштиту (0,2 мм зид) уметнут у ПФА, са кашњењем од 5 до 15 секунди. Интегрисани дизајн задржава хемијску отпорност и поставља сензор милиметрима даље од процесне течности. Инкапсулирани сензори најбрже реагују, али се не могу уклонити и не могу се калибрисати или заменити. Бирајте према критичности процеса. У уљима високог вискозитета, заостајање је непријатељ. Танки зидови, термална паста и метални уметци побеђују заостајање. Дизајн паметан. Реагуј брзо. Контролишите тачно.