Kui plastpaak (polüpropüleen, polüetüleen või FRP) on allutatud välisele tuulekoormusele, kaldub paagi sein sissepoole. Kui PFA-soojendi paigaldatakse seinale liiga lähedale, võib kõrvalekalduv sein kütteseadmega kokku puutuda, põhjustades hõõrdumist, lokaalset ülekuumenemist või elektrilühise. Ohutu kaugus D_safe=D_deflection + D_thermal + D_tolerance, kus D_läbipaine on paagi seina maksimaalne läbipaine projekteeritud tuulekoormusel, D_termiline on küttekeha soojuspaisumine (kui see on olemas) ja D_tolerance on ohutusvaru (10–20 mm). Tüüpilise 2 m läbimõõduga vertikaalse silindrilise plastpaagi (seina paksus 10 mm) puhul 150 km/h tuulega on maksimaalne sissepaine 15–30 mm. Ohutu kaugus on 40–60 mm. Suuremate paakide või suurema tuulekiiruse korral suurendage vastavalt. Kütteseadme tootja peaks määrama minimaalse vahekauguse; kui ei, kasutage konservatiivse vaikeväärtusena 50 mm.
Tuulekoormuse läbipainde arvutamine
Silindrilise paagi puhul on tuulekoormuse mõju sissepoole läbipaine Δ=(P_wind × R²) / (E × t), kus P_tuul on tuule rõhk (Pa), R on paagi raadius (m), E on paagi materjali elastsusmoodul (Pa) ja t on seina paksus (m). Polüpropüleenpaagi jaoks (E=1,000 MPa=1e9 Pa), R=1.0 m, t=0.01 m. Tuule rõhk kiirusel 150 km/h (42 m/s)=0.5 × ρ_air × v²=0.5 × 1,2 × 42²=0.6 × 1, 764=1,058 Pa (≈ 1,1 kPa). Siis Δ=(1058 × 1²) / (1e9 × 0,01)=1,058 / 10 000, 000=0.0001 m=0.1 mm – tühine. Varasem hinnang 15–30 mm on FRP-paakide jaoks? Lubage mul uuesti arvutada FRP jaoks: E_FRP=10 GPa (10e9 Pa), t=5 mm=0.005 m. Δ=(1058 × 1²) / (10e9 × 0,005)=1,058 / 50 000,000=2.1e-5 m=0.02 mm – siiski tühine. Seega on plastpaagi tuule läbipaine väga väike. Peamine läbipaine tuleneb hüdrostaatilisest rõhust, kui paak on täis, mitte tuulest. Täis paagi puhul kumerdub sein väljapoole, mitte sissepoole. Tuule korral võib imipool (tuulealune) sissepoole paisuda, kuid rõhuerinevus on väike. Ohutut kaugust reguleerivad tegelikult tootmistolerantsid (paagi{67}ümarus) ja soojuspaisumine.
Muudetud arvutus: tootmistolerantsid
Plastmahutid on harva täiesti ümmargused. Ümarusest välja-(ovaalsus) võib olla 0,5–1% läbimõõdust. 2 m läbimõõduga paagi puhul ovaalsus=10–20 mm. Kütteseade peab eemaldama sisemise punni. Lisaks võib paagi sein deformeeruda hüdrostaatilise rõhu all (väljapoole), kuid see suurendab kliirensit. Kriitiline juhtum on vaakum (kui paak kunagi tühjendatakse ja suletakse). Vaakumis võib paak oluliselt (50–100 mm) sissepoole kokku kukkuda. Kuid see on disainiviga, mitte tuul.
Ohutu kauguse juhis
| Paagi läbimõõt (m) | Materjal | Seina paksus (mm) | Maksimaalne läbipaine sissepoole (mm) | Soovitatav ohutu kaugus (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | PP | 5 | 5 (ovaalsus) | 20 |
| 1 | FRP | 3 | 3 | 15 |
| 2 | PP | 8 | 10 | 30 |
| 2 | FRP | 5 | 8 | 25 |
| 3 | PP | 12 | 15 | 40 |
| 3 | FRP | 8 | 12 | 35 |
| 4 | PP | 15 | 20 | 50 |
| 4 | FRP | 10 | 15 | 40 |
| 5 | PP | 20 | 25 | 60 |
Täiendavad tegurid
| tegur | Läbipainde osa (mm) | Märkmed |
|---|---|---|
| Paagi ovaalsus (tootmine) | 5–25 | Peamine tegur |
| Paagi soojuspaisumine (plast, ΔT=30 kraad) | 0 (radiaalne) | Väheoluline |
| Tuule imemine (150 km/h) | <1 | Väheoluline |
| Hüdrostaatiline rõhk (täis paak) | Väljapoole (suurendab kliirensit) | Pole muret |
| Vaakum (0,5 baari diferentsiaal) | 20–100 | Ohtlik; lisage vaakumkaitse |
| Küttekeha soojuspaisumine (radiaalne) | 1–2 | tühine (CTE 110 ppm/kraad) |
Välja näide
3 m läbimõõduga polüpropüleenpaagil oli seinast 25 mm kaugusele paigaldatud PFA küttekeha. Tank ei olnud täiesti ümmargune; tekkis 15 mm sissepoole mõhk. Kütteseade puutus seinaga kokku, põhjustades PFA ümbrise hõõrdumise. 6 kuu pärast kulus PFA läbi ja metallsüdamik lühises paagiga (maandusviga). Tehas tõstis kerise seinast 60 mm kaugusele. Rohkem kontakti ei toimunud. Tehas mõõtis ka paagi mitte-ümmargust-ja määras tulevaste paigalduste jaoks minimaalseks vahekauguseks 40 mm.
Praktiline soovitus disaineritele
Mõõtke paak: Enne paigaldamist mõõtke paagi siseläbimõõt mitmest punktist (ülemine, keskmine, alumine, 90-kraadise vahega). Arvutage maksimaalne sissepoole kumerus (max raadius – min raadius). Lisage sellele väärtusele 20 mm.
Kasutage vastuseisu: Paigaldage kütteseade vaheseintele (plastplokkidele), mis hoiavad seda seinast kindlal kaugusel, isegi kui paak kaldub kõrvale.
Kaaluge vaakumit: Kui paaki saab tühjendada, paigaldage vaakumkaitse või suurendage vahekaugust 100 mm-ni.
Kontrollige igal aastal: Kontrollige hõõrdumise märke (valge PFA tolm, kriimustused). Kui leitakse, suurendage vahemaad.
Järeldus: ohutu vahemaa=30–60 mm tavaliste plastpaakide jaoks (läbimõõt 2–4 m)
Välise tuulekoormusega plastpaagi puhul reguleerib PFA-küttekeha ja paagi seina vahelist ohutut kaugust tootmistolerantsid (ovaalsus), mitte tuule läbipaine. 2–4 m läbimõõduga paagi puhul piisab ohutuks vahemaaks 30–60 mm. Tuulekoormus ise põhjustab<1 mm deflection. Measure the tank's out-of-roundness and add 20 mm. For vacuum service, add 100 mm or install a vacuum breaker. The heater should never touch the wall. Contact causes abrasion, then shorting, then failure. Keep a safe distance. Measure, standoff, inspect. Your heater will stay safe. The wind is not the enemy; the out-of-round tank is. Check roundness, mount accordingly. Your heater will thank you.
