ایک 1.2m لمبے PFA ہیٹر کے ساتھ زیادہ سے زیادہ قابل اجازت تھرمل گریڈینٹ کیا ہے تاکہ میان کو بکلنگ سے بچایا جا سکے؟

ایک عمودی پی ایف اے ہیٹر قدرتی کنویکشن (ٹاپ گرم) یا غیر-یکساں وائنڈنگ کی وجہ سے اوپر سے نیچے تک درجہ حرارت کا میلان رکھ سکتا ہے۔ جب اوپر کا حصہ نیچے والے حصے سے زیادہ گرم ہوتا ہے، تو تھرمل توسیع کی بے مماثلت زیادہ گرم علاقے میں دباؤ کا باعث بنتی ہے۔ جب دبانے والا تناؤ PFA ٹیوب کے اہم بکلنگ بوجھ سے زیادہ ہوتا ہے، تو میان ٹینک کی دیوار یا قریبی ہیٹر کو چھونے کے لیے ایک لہر یا موڑ پیدا کرے گا۔ مفت کھڑے عمودی ہیٹر کے لیے 1.2 میٹر طویل PFA 25 mm OD، 2 mm دیوار، زیادہ سے زیادہ قابل اجازت محوری درجہ حرارت کا میلان (ΔT اوپر سے نیچے تک) 25-35 ڈگری ہے۔ بکلنگ 100-500 ہیٹ سائیکل کے بعد 40 ڈگری سینٹی گریڈ سے زیادہ کے لیے دیکھی جاتی ہے۔ سپورٹ بریکٹ کے ذریعے محدود ہیٹر کے لیے اجازت شدہ گریڈینٹ چھوٹا ہے (15 سے 25 ڈگری)۔ نازک حالت میں میلان کا انحصار ٹیوب کے پتلے پن کے تناسب (لمبائی/قطر) اور دیوار کی موٹائی پر ہوتا ہے۔

بکلنگ اور کریٹیکل اسٹریس میکینکس
اگر آپ کسی ٹیوب کو غیر مساوی طور پر گرم کرتے ہیں تو گرم سائیڈ سرد سائیڈ سے زیادہ پھیل جاتی ہے۔ اگر سروں کو روکا جاتا ہے (اوپر میں بڑھتے ہوئے فلینج اور نیچے کی مفت ٹپ کے ذریعہ) گرم حصہ کمپریشن میں جاتا ہے۔ ایک پتلی-دیوار والی ٹیوب کے لیے اہم بکلنگ تناؤ σ_crit=(π^2 * E * I) / (L^2 * A) کے ذریعہ دیا جاتا ہے جہاں E PFA کا لچکدار ماڈیولس ہے (500-100 ڈگری پر 700 MPa)، I جڑتا حصے کا لمحہ ہے اور ایل سیکشن کی لمبائی حرارت ہے۔ I=π/64 x (OD4- ID4)=0.049 x (25 4-21 4)=0.049 x (390 625-194 481)=0.049 x 196 144=9 611 mm4 ایک 25 ملی میٹر OD، 2 ملی میٹر وال ٹیوب کے لیے۔ A=144.5 mm2۔ 0.6 میٹر (آدھا ہیٹر) کے زیادہ گرم حصے کی لمبائی کے ساتھ، σ_crit=(π² × 600 × 9,611) / (600² × 144.5)=(9,870 × 9,611) / (360,000 × 144.5} / (360,000 × 144.5)2=}۔ ایم پی اے تھرمل توسیع کی وجہ سے دبانے والا دباؤ σ_thermal=E*ΔT ہے جہاں=110 ppm/ ڈگری برائے σ_thermal=σ_crit، ΔT_crit=σ_crit/(E)=1.82/(600×110e){6}}} ڈگری{61}} یہ 25-35 ڈگری سینٹی گریڈ کی مشاہدہ شدہ حد سے متفق ہے۔

اگر ہیٹر کی مکمل لمبائی (1.2 میٹر) گرم سیکشن ہے تو، L بڑھتا ہے، σ_crit کم ہو کر 0.45 MPa اور ΔT_crit 6.8 ڈگری ہے – ایک ناقابل عمل قدر۔ اگر ہاٹ زون یکساں طور پر تقسیم ہونے کے بجائے ایک سرے (اوپر یا نیچے) پر واقع ہو تو بکلنگ سب سے زیادہ موزوں ہے۔ گرم ٹاپ (ہیٹر) کے ساتھ ایک عام قدرتی کنویکشن پروفائل کے لیے، ہاٹ زون کی لمبائی کثرت سے مجموعی لمبائی کا 30-50% ہوتی ہے جو 25-35 ڈگری رینج میں ΔT_crit حاصل کرتی ہے۔

ہیٹر جیومیٹری تھرمل گریڈینٹ کی اجازت ہے۔
ہیٹر کی لمبائی (m) OD (mm) Wall (mm) Hot Zone Length (m) σ crit (MPa) ΔT کریٹ (ڈگری) تجویز کردہ زیادہ سے زیادہ ΔT محفوظ آپریشن کے لیے 0.8 25 2.0 0.4 (اوپر کا 50%) 4.2 64 40 ڈگری 1.0 25 2.0 0.5 2.7 41 30 ڈگری 1.2 25 2.0 0.6 1.8 27 20 ڈگری 1.5 25 2.0 0.75 1.2 18 15 ڈگری 1.2 25 1.5 0.6 1.2 18 15 ڈگری 1.2 25 1.5 0.6 1.2 18 15 ڈگری
1.2 32 2.5 0.6 2.5 38 25 ڈگری (سخت ٹیوب)
1.2 25 2.5 0.6 2.2 33 25 ڈگری (موٹی دیوار)
1.2 وسط-اسپین سپورٹ 25 2.0 0.6 کے ساتھ (دو 0.3m حصے) 7.3 ہر 110 60 ڈگری (بکلنگ کو روکنے کی حمایت کرتا ہے)
عملی طور پر بکلنگ کی روک تھام
1.2 میٹر PFA ہیٹر کے محفوظ طویل مدتی آپریشن کے لیے 20 ڈگری کے زیادہ سے زیادہ عمودی درجہ حرارت کے فرق کی اجازت ہے۔ اگر قدرتی کنویکشن پروفائل 15 ڈگری سی گریڈینٹ (نیچے 80، اوپر 95 ڈگری سینٹی گریڈ) دیتا ہے تو ہیٹر محفوظ ہے۔ اگر میلان 25 ڈگری تک پہنچ جاتا ہے، تو یہ متعدد چکروں کے بعد بکل سکتا ہے۔ اگر گراڈینٹ 35 ڈگری سے ٹکرا جاتا ہے تو ہفتوں کے اندر بکلنگ کا امکان ہے۔

تھرمل میلان کو کم کرنے کے لیے:

گرمی کی پیداوار کو مقامی گرمی کے نقصان کے مطابق ڈھالنے کے لیے متغیر پچ ہیٹر کا استعمال کریں (نیچے میں زیادہ پاور کم پاور اوپر)۔

قدرتی کنویکشن کے ذریعے استحکام کو دور کرنے کے لیے ایک ری سرکولیشن پمپ لگائیں۔

ہیٹر کے گرد ایک دھاتی آستین یا گائیڈ کی انگوٹھی کو درمیانی-اونچائی پر رکھیں (فلانج سے 500-600 ملی میٹر)۔ گائیڈ کی انگوٹھی پس منظر کی حرکت کو روکتی ہے اور بکلنگ کے اہم تناؤ کو 4× تک بڑھاتی ہے (مؤثر لمبائی آدھی رہ گئی، سگما_کریٹ 4× بڑھ گئی)۔ رہنمائی کی انگوٹھی سخت گرفت میں نہیں ہونی چاہئے۔ تھرمل توسیع کے لیے 2-3 ملی میٹر کمرے کی اجازت دیں۔

ٹاپ زون میں واٹ کی کثافت کو یا تو کل پاور کو کم کرکے یا ہیٹر کی سطح کے رقبے کو بڑھا کر کم کریں۔

بکلنگ کا پتہ لگانا
بکلنگ کو PFA میان میں ایک مستقل موڑ یا لہر کے طور پر دیکھا جاتا ہے۔ پہلی علامات: ہیٹر اب عمودی طور پر نہیں لٹک رہا ہے، یہ ٹینک کی دیوار یا دوسرے ہیٹر کو چھو رہا ہے۔ چھالے پڑتے ہیں کیونکہ مقامی طور پر زیادہ گرم ہونے کی وجہ سے جہاں ٹینک کی دیوار سے رابطہ ہوتا ہے (PFA بمقابلہ دھات)۔ اگر آپ کو جھکا ہوا نظر آئے تو فوری طور پر ہیٹر کو منقطع کر دیں۔ ٹھنڈا ہونے پر یہ سیدھا نہیں ہوگا، پی ایف اے نے مستقل طور پر حاصل کیا ہے۔ ہیٹر تبدیل کریں۔ تبدیلی سے پہلے درجہ حرارت کے میلان کو کم کریں (بجلی کی تقسیم کو تبدیل کریں یا بہاؤ شامل کریں)۔

فیلڈ-ٹیسٹ
محدود گردش کے ساتھ 90 ڈگری پلیٹنگ غسل میں 1.2 میٹر پی ایف اے ہیٹر سے اوپر سے نیچے کا درجہ حرارت 28 ڈگری (نیچے 76 ڈگری، اوپر 104 ڈگری) حاصل ہوتا ہے۔ 3 ماہ کے بعد کارکنوں نے ہیٹر کو ٹینک کی دیوار کے ساتھ رابطے میں پایا۔ معائنہ میں وسط-اونچائی پر 15 ملی میٹر کمان دکھایا گیا۔ ہیٹر تبدیل کر دیا گیا تھا۔ ری سرکولیشن پمپ لگانے کے بعد گریڈینٹ 8 ڈگری تک کم ہو گیا۔ متبادل ہیٹر 3+ سال تک سیدھا تھا۔ پمپ کی قیمت (500) کم تھی اس کے مقابلے میں کوسٹو فون کی جگہ تبدیل کرنے والے تھیٹر (500) کوسٹ فون کی جگہ تبدیل کرنے والے تھیٹر (800) کے مقابلے میں کم تھا۔

نتیجہ 1.2 میٹر ہیٹنگ کے لیے زیادہ سے زیادہ 20 ڈگری گراڈینٹ
25 ملی میٹر OD، 2 ملی میٹر دیوار کے ساتھ 1.2 میٹر لمبے PFA ہیٹر کے لیے، بکلنگ سے بچنے کے لیے اوپر اور نیچے کے درمیان زیادہ سے زیادہ قابل اجازت درجہ حرارت کا میلان محفوظ مسلسل آپریشن کے لیے 20-25 ڈگری ہے۔ اگر درجہ حرارت 35 ڈگری سے اوپر جاتا ہے تو، ہفتوں کے اندر بکسوا. لمبے ہیٹر (1.5 میٹر: 15 ڈگری) اور پتلی دیواروں (1.5 ملی میٹر: 15 ڈگری) کے لیے اہم میلان کم ہے۔ بکلنگ سے بچنے کے لیے، عمودی درجہ حرارت کی پروفائل کی نگرانی کریں، ری سرکولیشن یا متغیر پچ ہیٹر کے ذریعے گریڈینٹ کو کم کریں، اور اگر گراڈینٹ ناگزیر ہوں تو درمیانی مدت کے گائیڈ رِنگ فراہم کریں۔ یہ ترقی پسند خرابی نہیں ہے۔ یہ ایک اچانک جیومیٹرک عدم استحکام ہے جو ہیٹر کو مستقل طور پر خراب کر دیتا ہے۔ میلان، سپورٹ ہیٹر یا دونوں کا احترام کریں۔ خوش ہیٹر ایک سیدھا ہیٹر ہے۔ اسے سیدھا رکھیں۔ اسے محفوظ رکھیں۔