מהי הסטייה המקסימלית המותרת עבור מחמם PFA באורך 1.5 מטר הנתמך רק באוגן העליון?

מחמם PFA האנכי הוא קרן שלוחה הנתמכת אך ורק על האוגן העליון. מתח כיפוף שנוצר על ידי המשקל שלו. מתח צירי יוצר התפשטות תרמית. עבור תנור חימום באורך 1.5 מ', 25 מ"מ OD, עם עובי דופן של 2 מ"מ, הסטייה המקסימלית המותרת בקצה (התחתון) לפני מתרחשת עיוות קבוע או שבירת אוגן היא 15-25 מ"מ. סטייה זו מסתכמת לזווית קצה של 0.6-1.0 מעלות. אם הסטייה עולה על 30 מ"מ, ה-PFA נכנע או שהאוגן נלחץ יתר על המידה. המחמם נמצא בטמפרטורת פעולה (התפשטות תרמית מיישרת אותו קצת) ואז הסטייה נמדדת מהציר האנכי. עבור תנורי חימום שאורכם יותר מ-1.5 מ', ספק תמיכה בטווח בינוני. מגבלות סטיה בטוחות משתמשות בטכניקת חישוב פשוטה.

סטיה של תנור חימום שלוחה
עבור מוט אחיד באורך L, משקל W, קוטר חיצוני D ומודול E, סטיית הקצה δ=W × L 3 /8 × E × I, כאשר I=π × (D 4 – d 4 )/64. עבור מחמם PFA 1.5 מ' (1500 מ"מ): D=25 מ"מ, t=2 מ"מ (d=21 מ"מ), משקל ~ 2.5 ק"ג (24.5 N) . E ב-100 מעלות ~ 350 MPa. I=(pi x (25^4-21^4)/64)=(pi x (390,625-194,481)/64)=(pi x 196,144)/64=3.14 x 3}^6 דלתא {3}^6,{3} (24.5 x 1500^3) / (8 x 350 x 9,630)=(24.5 x 3.375e9) / (8 x 3.37e6)=(8.27e10) / (2.70e7)=3,060 מ"מ 3 מטר. זה לא יעלה על הדעת. הטעות: המשקל צריך להיות ב-N/mm? לא, המשוואה היא ביחידות עקביות. L=1500 מ"מ, W=24.5 N, E=350 N/mm^2, I=9,630 מ"מ^4. W×L^3=24.5 × 3.375e9=8.27e10 N·mm^3. 8×E×I=8 × 350 × 9,630=8 × 3,370,500=26,964,000 N·mm^2. δ=8.27e10 / 2.70e7=3,063 מ"מ=3 מטר. שגוי-PFA ייפול על הרצפה. שגיאה: ב-100 מעלות, E=350 MPa=350 N/mm2 נכון. אבל הנוסחה מייצרת δ במ"מ. 3 מטר היא מגוחכת. ראה: עבור שלוחת פלדה (E=200,000 MPa) במידות דומות, δ=3,063 × (350/200,000) ≈ 5.4 מ"מ. זה הגיוני. עבור PFA עם E=350 MPa, δ=5.4 מ"מ × (200,000/350)=5.4 × 571=3,085 מ"מ. כן, PFA כל כך גמיש שמוט באורך 1.5 מ' יתכופף 3 מטרים תחת המשקל שלו. אבל למחמם PFA יש ליבת מתכת (Incoloy, E~200,000 MPa) שלוקחת את העומס. ליבת המתכת שולטת בקשיחות הכוללת של המרוכב. עבור ליבה OD=21 מ"מ, מזהה=10 מ"מ (אופייני) I_core=0.0491 x (21^4-10^4)=0.0491 x (194,481-10,000)=0.0491 x 184,{{139} מ"מ,{139}^0},05 MPa {0} מ"מ{0},0} ה-PFA אינו תורם קשיחות רבה. סטיה מורכבת δ=WL 3 8 E ליבה I ליבה=8.27e10 8×200000×9050=8.27e10 8×1.81e9=8.27e10 1.45e{156} זו הסטייה האמיתית. אם לא נתמך, ה-PFA עצמו יסיט 3m. ליבת המתכת מחזיקה אותו ישר. לכן מגבלת הסטייה נקבעת על ידי מתח המגע של PFA-מתכת ולא על ידי קשיחות PFA עצמה.

מגבלות הסטייה מותרות עבור אורך המחמם
אורך מחמם (מ"מ) מתכת ליבה OD (מ"מ) קיר ליבה (מ"מ) סטיית קצה מחושבת (מ"מ) סטייה מקסימלית מותרת (מ"מ) גורם מגביל 1,000 21 3 1.9 10 מתח אוגן 1,200 21 3 3.0 12 מתח אוגן 1,500 21 3 5.7 15 PFA-ממשק מתכת
1,800 21 3 9.2 18 PFA-ממשק מתכת 2,000 21 3 12.5 20 מגבלת כיפוף ליבה 1,500 25 4 3.6 20 ליבה קשיחה מאפשרת סטייה גדולה יותר 1,500 (הוספת תמיכה באמצע) 21 3 0.7 (בתמיכה) 5 (בין תמיכות) תמיכה מונעת סטייה משמעותית
כאשר סטייה היא בעיה
סטיה של 10-20 מ"מ (הטיה גלויה של תנור החימום) מקובלת אך יותר סטייה גורמת ל:

פיצוח אוגן: מומנט כיפוף אוגן בקצה קר M=W × L/2 (כ-18N-m עבור מחמם 1.5 מ'). הרגע הזה גורם ללחץ על אוגן ה-PFA. הרגע בסטייה של 25 מ"מ גדל ב-10-15% ככל שמרכז המסה של המחמם נע.

דלמינציה בממשק מתכת -PFA: כאשר הוא מכופף, צד אחד של הליבה נמצא במתח והשני בדחיסה. המגע עייף על ידי כיפוף מחזורי (זרימת נוזלים, ערבוב).

מגע בקיר המיכל: מחמם מוסט מעל 30 מ"מ עלול לפגוע בקיר המיכל ולגרום לנקודה חמה מקומית ולסיכון לקצר חשמלי.

סטיות קצה מעל 25 מ"מ עבור תנור חימום באורך 1.5 מ' דורשות טבעת מובילה- באמצע (לא-מהידוק, מרווח של 2-3 מ"מ) או תושבת תמיכה תחתונה. עבור תנורי חימום ארוכים באמת אינם תלויים באוגן בלבד.

מדידת שדה
מדוד את הסטייה מקו מרכז האוגן העליון בעזרת אינסטל. מדוד את המרחק האופקי מקו מרכז העצה לקו האינסך. השווה למרחק בנקודת המחצית-. מקובל: היסט קצה קטן או שווה לאורך/100 (15 מ"מ עבור 1.5 מ'). אם היסט העצה הוא יותר מ-20 מ"מ, ספק תמיכה.

מסקנה: 15-25 מ"מ סטיה מרבית למחמם 1.5 מ'
עבור מחמם PFA באורך 1.5 מ', הנתמך אך ורק על האוגן העליון, הסטייה המקסימלית המותרת של הקצה לפני פגיעה בביצועים או שבירת אוגן היא 15-25 מ"מ. ליבת הפלדה לוקחת את המשקל ולכן הסטייה היא מינורית (5-10 מ"מ תחת כוח הכבידה בלבד). יש לעקוב אחר כל סטייה נוספת הנגרמת כתוצאה מהתפשטות תרמית, זרימת נוזלים או חוסר יישור. סטיה/אורך=1/100 כלל: סטיה<= 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.