یک کارخانه آندایز کردن یک بخاری غوطه‌وری PTFE بزرگ را از یک مخزن اسید سولفوریک به عمق 1200 میلی‌متر پس از یازده ماه خدمت بیرون کشید. بخاری هنگام نصب مستقیم بود. اکنون نزدیک به 14 میلی متر در مرکز به سمت دیواره مخزن خم شده بود. پیچ‌های نصب هنوز سفت بودند و بخاری ترک نکرده بود، اما کمان شکافی بین بخاری و دیوار باز کرده بود و یک ناحیه راکد ایجاد می‌کرد که در آن سیال بیش از حد گرم می‌شد و PTFE تخریب می‌شد.
تغییر شکل کمان یک حالت شکست ساختاری است که در مخازن عمیق که در آن بخاری بلند و باریک است رایج است. بخاری در بالا توسط فلنج نصب و در پایین توسط یک راهنما یا براکت محدود می شود. هنگامی که بخاری گرم می شود، منبسط می شود. محدودیت‌ها از انبساط یکنواخت جلوگیری می‌کنند و بخاری برای کاهش استرس خم می‌شود.
چرا تانک های عمیق تعظیم را ترویج می کنند؟
در یک مخزن عمیق، بخاری طولانی است. یک مخزن با عمق 1200 میلی متر ممکن است به بخاری با طول 1000 میلی متر نیاز داشته باشد. نسبت طول-به-قطر زیاد است که باعث انعطاف پذیری بخاری می شود. یک بخاری بلند و باریک راحت تر از بخاری کوتاه و ضخیم خم می شود.
توزیع دما در یک مخزن عمیق یکنواخت نیست. قسمت پایین بخاری در سیال خنک تر و متراکم تر غوطه ور است. قسمت بالایی در مایع گرمتر و چگالی کمتر قرار دارد. اختلاف دما بین بالا و پایین بخاری باعث انبساط دیفرانسیل می شود. قسمت بالای گرمتر بیشتر از قسمت پایین سردتر منبسط می شود. بخاری به سمت سردتر خم می شود.
| عمق تانک | طول بخاری | نسبت طول-به-قطر | خطر تعظیم | کمان معمولی بعد از 12 ماه |
|---|---|---|---|---|
| 600 میلی متر | 400 میلی متر | 12:1 | کم | <3 mm |
| 800 میلی متر | 600 میلی متر | 19:1 | متوسط | 3-8 میلی متر |
| 1000 میلی متر | 800 میلی متر | 25:1 | بالا | 8-14 میلی متر |
| 1200 میلی متر | 1000 میلی متر | 31:1 | خیلی بالا | 12-20 میلی متر |
| 1500 میلی متر | 1300 میلی متر | 41:1 | شدید | >20 میلی متر |
نسبت طول بخاری-به-به قطر و خطر خم شدن در مخازن عمیق
چگونه کمان بر عملکرد بخاری تأثیر می گذارد
یک بخاری کمان دار یک شکاف بین بخاری و دیواره مخزن ایجاد می کند. این شکاف در مرکز کمان بیشتر است. سیال در شکاف راکد است-نمی‌تواند آزادانه گردش کند. سطح بخاری رو به شکاف گرمتر می شود زیرا گرما نمی تواند به سیال توده فرار کند.
دمای سطح بالاتر، تخریب PTFE، رسوب مقیاس و نفوذ را تسریع می کند. قسمت تعظیم شده اولین قسمت بخاری است که از کار می افتد.
کمان همچنین الگوی جریان را در سمت فرآیند بخاری تغییر می دهد. سطح بخاری دیگر موازی با دیوار نیست و توزیع جریان ناهموار می شود. مناطقی که شکاف باریک است سرعت بیشتری دارند. مناطقی که شکاف گسترده است سرعت کمتری دارند. جریان ناهموار باعث ایجاد یکنواختی دمایی در مخزن می شود.
جلوگیری از تغییر شکل کمان
موثرترین پیشگیری افزایش سفتی بخاری است. غلاف ضخیم تر بهتر از غلاف نازک در مقابل خم شدن مقاومت می کند. افزایش ضخامت دیواره غلاف از 2.0 میلی متر به 2.5 میلی متر، کمان را 30-40٪ کاهش می دهد.
افزودن دنده های سفت کننده داخلی یا یک لوله پشتیبانی مرکزی، سفتی را بدون اضافه کردن وزن قابل توجه افزایش می دهد. دنده ها را می توان به عنصر داخلی جوش داد یا چسباند و در طول بخاری جهت گیری کرد.
طراحی نصب انعطاف پذیر، انبساط حرارتی را بدون تحمیل محدودیت هایی که باعث خم شدن می شود، فراهم می کند. سوراخ‌های شکاف‌دار، پایه‌های فنری- یا یک براکت کشویی به بخاری اجازه می‌دهد بدون خم شدن منبسط و منقبض شود.
| اقدام پیشگیری | اثر روی کمان | پیاده سازی | هزینه |
|---|---|---|---|
| غلاف ضخیم تر، 2.5 میلی متر | کاهش 30 تا 40 درصد | طراحی بخاری | متوسط |
| دنده های سفت کننده داخلی | کاهش 40 تا 60 درصدی | ساخت بخاری | متوسط |
| سوراخ های نصب شکاف دار | کاهش 20 تا 35 درصدی | طراحی نصب | کم |
| پایه‌های بارگذاری شده بهار- | کاهش 30 تا 50 درصدی | طراحی نصب | بالاتر |
اقدامات پیشگیری از تغییر شکل کمان در مخازن عمیق
وقتی تعظیم نشان دهنده یک مشکل طراحی است
بخاری که با وجود غلاف ضخیم تر و نصب انعطاف پذیر خم می شود، نشان می دهد که عمق مخزن و طول بخاری برای طراحی بخاری مناسب نیست. پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با غلاف ضخیم‌تر، دنده‌های سفت‌کننده داخلی و طراحی نصب انعطاف‌پذیر به علت اصلی خم شدن می‌پردازد. فرآیند مشخصات به عمق مخزن، محدوده سطح مایع، طول بخاری، دمای عملیاتی و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تاسیسات دارای مخازن آندایزینگ عمیق، این رویکرد کاربردی{3}}تغییر شکل کمان را کاهش می‌دهد و عمر مفید بخاری را افزایش می‌دهد.
