Која је максимална дозвољена деформација за 1,5 м дуг ПФА грејач подржан само на горњој прирубници?

Вертикални ПФА грејач је конзолна греда која се ослања искључиво на горњу прирубницу. Напрезање савијања створено сопственом тежином. Аксијални напон ствара топлотно ширење. За грејач дужине 1,5 м, спољашњег дела 25 мм, са дебљином зида 2 мм, максимални дозвољени отклон на врху (на дну) пре него што дође до трајне деформације или ломљења прирубнице је 15–25 мм. Ово скретање износи угао врха од 0,6-1,0 степени. Ако је угиб већи од 30 мм, ПФА је попустио или је прирубница преоптерећена. Грејач је на радној температури (термичко ширење га мало исправља) и тада се мери отклон од вертикалне осе. За грејаче дуже од 1,5 м обезбедите подршку средњег распона. Границе безбедног отклона користе једноставну технику израчунавања.

Отклон конзолног грејача
За једноличан штап дужине Л, тежине В, спољашњег пречника Д и модула Е, отклон врха δ=В × Л 3 /8 × Е × И, где је И=π × (Д 4 – д 4 )/64. За 1,5 м (1500 мм) ПФА грејач: Д=25 мм, т=2 мм (д=21 мм), тежина ~ 2,5 кг (24,5 Н). Е на 100 степени ~ 350 МПа. И=(пи к (25^4-21^4)/64)=(пи к (390,625-194,481)/64)=(пи к 196,144)/64=3.14} 3} к 3}, 6{3} мм 3, 6{6 (24,5 к 1500^3) / (8 к 350 к 9,630)=(24,5 к 3,375е9) / (8 к 3,37е6)=(8,27е10) / (2,70е7)=3,060 мм?},060 мм? 3 метра. То је незамисливо. Грешка: тежина треба да буде у Н/мм? Не, једначина је у конзистентним јединицама. Л=1500 мм, Ш=24.5 Н, Е=350 Н/мм^2, И=9, 630 мм^4. В×Л^3=24.5 × 3,375е9=8.27е10 Н·мм^3. 8×Е×И=8 × 350 × 9,630=8 × 3,370,500=26,964,000 Н·мм^2. δ=8.27е10 / 2.70е7=3,063 мм=3 метара. Погрешан ПФА би пао на под. Грешка: на 100 степени, Е=350 МПа=350 Н/мм2 је тачан. Али формула даје δ у мм. 3 метрима је смешна. Да видимо: За челичну конзолу (Е=200,000 МПа) упоредивих димензија, δ=3,063 × (350/200,000) ≈ 5,4 мм. То има смисла. За ПФА са Е=350 МПа, δ=5.4 мм × (200.000/350)=5.4 × 571=3, 085 мм. Да, ПФА је толико савитљив да ће се штап од 1,5 м савити 3 метра под сопственом тежином. Али ПФА грејач има метално језгро (Инцолои, Е~200.000 МПа) које преузима оптерећење. Метално језгро доминира укупном ригидношћу композита. За језгро ОД=21 мм, ИД=10 мм (типично) И_цоре=0.0491 к (21^4-10^4)=0.0491 к (194,481-10,000)=0.0491 к 184,481=9,0_30 мм,0_4, МПа ПФА не доприноси много ригидности. Композитни отклон δ=ВЛ 3 8 Е језгро И језгро=8.27е10 8×200000×9050=8.27е10 8×1,81е9=8.27е10 1.45е{{156} То је прави отклон. Ако није подржан, сам ПФА би скренуо 3м. Метално језгро га држи равно. Граница угиба је стога одређена контактним напрезањем ПФА-метала, а не самом крутошћу ПФА.

Дозвољене границе угиба за дужину грејача
Дужина грејача (мм) Метално језгро ОД (мм) Зид језгра (мм) Израчунати угиб врха (мм) Максимални дозвољени угиб (мм) Ограничавајући фактор 1,000 21 3 1.9 10 Напон прирубнице 1,200 21 3 3.0 12 Напон прирубнице 1,500 21 3 5.7 15 ПФА-метални интерфејс
1,800 21 3 9.2 18 ПФА-метални интерфејс 2,000 21 3 12.5 20 Граница савијања језгра 1,500 25 4 3.6 20 Тврђе језгро дозвољава веће скретање 1.500 (додати средњи ослонац) 21 3 0.7 (на ослонцу) 5 (између носача) Подршка спречава значајно скретање
Када је скретање проблем
Отклон од 10-20 мм (видљиво превртање грејача) је прихватљив, али више угиба резултира:

Пукнуће прирубнице: Момент савијања прирубнице хладног краја М=В × Л/2 (око 18Н-м за грејач од 1,5 м). Овај тренутак изазива стрес на ПФА прирубници. Момент на отклону од 25 мм се повећава за 10-15% како се центар масе грејача помера.

Деламинација на ПФА-металном интерфејсу: Када се савија, једна страна језгра је затегнута, а друга у компресији. Контакт се замара цикличним савијањем (проток течности, мешање).

Контакт на зиду резервоара: Одмакнути грејач > 30 мм могао би да удари у зид резервоара, узрокујући локализовану врућу тачку и ризик од кратког споја.

Угиби врха преко 25 мм за грејач од 1,5 м захтевају водећи прстен средњег{2}}распона (без-затезања, размак од 2–3 мм) или доњи потпорни држач. За заиста дуге грејаче не зависе само од прирубнице.

Фиелд Меасуремент
Измерите одступање од средишње линије горње прирубнице помоћу виска. Измерите хоризонталну удаљеност од средишње линије врха до линије виска. Упоредите са растојањем на половичној-тачки. Прихватљиво: помак врха мањи или једнак дужини/100 (15 мм за 1,5 м). Ако је помак врха већи од 20 мм, обезбедите подршку.

Закључак: 15-25 мм Максимални отклон за грејач од 1,5 м
За ПФА грејач дужине 1,5 м, који се ослања искључиво на горњу прирубницу, максимално дозвољено одступање врха пре него што дође до смањења перформанси или ломљења прирубнице је 15-25 мм. Челично језгро преузима тежину тако да је отклон незнатан (5-10 мм само под дејством гравитације). Сваки додатни отклон узрокован термичким ширењем, протоком течности или неусклађеношћу треба да се прати. Правило скретања/дужине=1/100: отклон<= length/100 . For 1.5 m it is 15 mm. If greater than 1.5 m, add mid-span supports. A few millimetres of deflection will do no harm. 25mm spells problems. Measure. Brace. Straighten. Your heater will stay true and last longer. The flange can only take so much. Help the others.