PFA-soojendi külmatihvtid on metallklemmid, mis ulatuvad külmsektsiooni (mitte{0}}uputatud osa) ülaosast ühenduskarpi, kus tehakse elektriühendused. Kui külma tihvti pikkus on liiga lühike, asuvad klemmid sooja PFA korpuse lähedal. Ümbritsevast õhuniiskusest tulenev niiskus kondenseerub klemmidele, kui need on allpool kastepunkti. Külmade tihvtide kaudu juhitav soojus hoiab need soojana,-kuid ainult siis, kui tihvtid on termilise gradiendi tekitamiseks piisavalt pikad. Liiga lühike külma tihvti pikkus võimaldab klemmidel jahtuda, soodustades paagi söövitavate aurude (happeudu, kloori, ammoniaagi) kondenseerumist elektriühendustele. Kondenseerunud kemikaalid korrodeerivad klemmid, põhjustades suurenenud kontakttakistust, ülekuumenemist ja võimalikku ühenduse riket. Enamiku tööstuslike rakenduste minimaalne külmatihvti pikkus on 70–100 mm PFA külmsektsioonist klemmi otsani. Agressiivsete aurukeskkondade (HCl, HF, Cl₂, NH₃) korral määrake 120–150 mm tagamaks, et klemmid jäävad kastepunktist kõrgemale.
Termiline gradient mööda külma tihvti
Külmtihvt (tavaliselt nikeldatud -vasest või roostevabast terasest) ulatub välja sisemisest kütteelemendist, läbib PFA külmsektsiooni ja lõpeb ühenduskarbis. Külmatihvti (sisseehitatud PFA-sse) põhi on kütteelemendist juhitava soojuse tõttu kõrgendatud temperatuuril-tavaliselt 80–120 kraadi. Elektriühenduste kaitsmiseks peaks külma tihvti ots (seal, kus juhtmed ühendatakse) olema peaaegu -keskkonnatemperatuuril. Temperatuuri langust piki tihvti reguleerib soojusjuhtivuse võrrand. Tihvti pikkusega L, ristlõike pindala A, soojusjuhtivuse k (≈ 400 W/m·K vase, 15 W/m·K roostevaba terase puhul) ja välisõhku konvektsiooni teel tekkiva soojuskadu (h ≈ 10–20 W/m²·K) korral läheneb tihvti temperatuuriprofiil eksponentsiaalselt λ} ümbritseva keskkonna pikkusele {1} √(k × A / (h × P)), kus P on tihvti ümbermõõt. 6 mm läbimõõduga vasest tihvti puhul A=28 mm², P=19 mm, λ ≈ √(400 × 2,8e-5 / (15 × 0,019))=√(0,0112 / 0,285) √ {}27{}2=200 mm. Tihvt vajab umbes 200 mm pikkust, et langeda peaaegu ümbritseva õhu temperatuurini. Roostevaba terase puhul (k=15 W/m·K), λ ≈ √(15 × 2,8e-5 / (15 × 0,019))=√(0,00042 / 0,285)=√= 38} mm. Roostevabast terasest tihvtid on lühemad, kuna madalam juhtivus tekitab järsema kalde. Roostevaba teras on aga suurema elektritakistusega kui vasel, mis põhjustab ühenduses rohkem oomilist kuumenemist. Enamikus kvaliteetsetes PFA-soojendites kasutatakse madala elektritakistuse tagamiseks vasest külmatihvte (kullatud või nikeldatud), mis nõuavad pikemat pikkust.
Praktikas on 70–100 mm pikkuse vasest külmatihvti (PFA pinnast tipuni) tipu temperatuur tüüpilistes töötingimustes 30–50 kraadi kõrgem kui ümbritseva õhu temperatuur. 30-kraadise õhutemperatuuri korral võib ots olla enamiku tingimuste puhul 60–80 kraadi -ikkagi üle kastepunkti. Kui ümbritseva õhu temperatuur on 10 kraadi (külm keskkond), võib ots olla mõõduka õhuniiskuse korral (60–70% suhteline õhuniiskus) 40–50 kraadi - ikka üle kastepunkti. Agressiivse aurukeskkonna jaoks on ette nähtud pikemad tihvtid (120–150 mm), et ots püsiks üle happe või keemilise auru kastepunkti, mis võib olla kuni 20–40 kraadi.
Külmatihvti pikkuse soovitused keskkonna järgi
| Keskkond | Tüüpiline ümbritseva õhu temperatuur | Auru koostis | Söövitava auru kastepunkt | Minimaalne külmtihvti pikkus (vask) | Soovitatav tihvti materjal |
|---|---|---|---|---|---|
| Puhas, kuiv siseruum (juhtimisruum) | 20-30 kraadi | Puuduvad söövitavad aurud | Ei kohaldata | 50 mm | Vask,{0}}nikeldatud |
| Üldine tööstuslik (ilma agressiivsete aurudeta) | 10-40 kraadi | Madal õhuniiskus, aeg-ajalt tolm | 15-25 kraadi | 70 mm | Vask,{0}}nikeldatud |
| Pindamisliin (happeudu: HCl, H2SO4) | 20-40 kraadi | Happeudud, suhteline õhuniiskus 30–80%. | 30–45 kraadi (happe kastepunkt) | 100 mm | Vask, kullatud{0}}(korrosioonikindel) |
| Kloorimine või pleegitamine (Cl₂, ClO₂) | 10-50 kraadi | Kloor, niiske | 35-55 kraadi | 120 mm | Roostevaba teras (Cu korrodeerub Cl2-s) |
| HF söövitusliin (vesinikfluoriidhappe udu) | 20-40 kraadi | HF aur, väga söövitav | 25-40 kraadi | 100 mm | Roostevaba teras või monel (HF poolt rünnatud Cu) |
| Ammoniaagi või amiini teenus | 10-30 kraadi | NH₃ aur | 15–25 kraadi (madal) | 70 mm | Vask (NH₃ ründab roostevaba) |
| Õues, parasvöötme kliima | -10 kuni 40 kraadi | Ümbritsev õhuniiskus, vihm | Varieerub | 100 mm | Vask ilmastikukindla ühenduskarbiga |
| Õues, külm kliima | -20 kuni 30 kraadi | Ambient | Alla 0 kraadi (jää) | 120 mm (koos soojendusega harukarbis) | Vask klemmiploki küttekehaga |
| Puhasruum (ravim, pooljuht) | 20-25 kraadi | HEPA filtreeritud, kuiv | <10°C | 50-70 mm | Vask,{0}}nikeldatud |
| Märg, niiske, troopiline | 25–35 kraadi, 90% suhteline õhuniiskus | Kõrge õhuniiskus | 30-33 kraadi | 100 mm | Vask suletud ühenduskarbiga |
Ebapiisava külmatihvti pikkuse tagajärjed
Kui külmatihvtid on keskkonna jaoks liiga lühikesed (nt 30–50 mm), töötavad klemmid jahedalt (30–30 kraadise keskkonnaga 30–50 kraadi). Õhus olev niiskus kondenseerub klemmidele, kui terminali temperatuur on alla kastepunkti. 30-kraadise õhuniiskuse ja 80% suhtelise õhuniiskuse korral on kastepunkt 26 kraadi. Klemmid 30 kraadi juures on veidi üle kastepunkti; 28-kraadise nurga all olevate klemmide korral tekib kondensaat. Pindamisliinides, kus esineb happeudu, neelab kondenseerunud niiskus HCl või H2SO₂, moodustades klemmidel juhtiva happelise lahuse. Elektrolüütiline korrosioon kulgeb kiiresti: vaskklemmid muutuvad roheliseks või mustaks, kontakttakistus suureneb ja klemm kuumeneb I²R kadudest. Korrodeerunud klemm võib ulatuda 100–200 kraadini, sulatades juhtmeisolatsiooni ja põhjustades elektritulekahju või maandusrikke. Galvaanimisrajatiste väliandmed näitavad, et lühemate kui 70 mm külmatihvtidega kütteseadmete klemmide korrosioonimäär on 5–10 korda suurem kui 100 mm tihvtidega kütteseadmetel. Lühikesed tihvtid ebaõnnestuvad 12–24 kuu jooksul; pikad nõelad peavad vastu 5–8 aastat.
Ülevaatuse tõendid külma tihvti ebapiisava pikkuse kohta: rohelised või valged korrosiooniproduktid klemmidel, värvi muutnud juhtmeisolatsioon ühenduse lähedal, sulanud juhtmemutrid või kriimustused ja vahelduv küttekeha töö (ühendus kuumeneb, takistus suureneb, kütteseade lülitub välja; ühendus jahtub, takistus langeb, kütteseade lülitub sisse).
Hankekeele spetsifikatsioon
PFA-küttekehasid määravad insenerid peaksid sisaldama järgmisi külmatihvti nõudeid:
Minimaalne külmatihvti pikkus PFA külma sektsiooni pinnast klemmi otsani: ___ mm (täide keskkonnast lähtuvalt: 70 mm üldiselt, 100 mm happeudude puhul, 120 mm kloori või HF puhul, 150 mm külma väliskliima korral)
Külmtihvti materjal: vask, nikeldatud -(standardne); vask, kullatud -(happeudude jaoks); roostevaba teras 316 (Cl₂ või HF jaoks); Monel (kõrge kloriidisisaldusega HF jaoks)
Külmatihvti läbimõõt: vähemalt 5 mm vase puhul, 6 mm roostevaba terase puhul (tugevuse ja termilise massi säilitamiseks)
Külmatihvtid tuleb PFA külmsektsiooni sisse tihendada vormitud või survetihendiga, et vältida aurude sissepääsu piki tihvti liidest
Harukarp tuleb paigaldada nii, et klemmiotsad oleksid vähemalt 20 mm karbi põhjast kõrgemal, et kondensaat saaks ühendustest eemale voolata.
Olemasolevate kütteseadmete puhul, mille külmatihvti pikkus on ebapiisav, on tagantjärele paigaldatav lahendus ühenduskarbi pikendamine (50–100 mm kõrgune PVC-st, PP-st või metallist valmistatud) vahetükiga, mis viib klemmid soojast PFA korpusest kaugemale. Vahetükk lisab tõhusa külma tihvti pikkuse ilma küttekeha muutmata. Siiski tuleb vahetükk PFA külmsektsiooni külge tihendada, et vältida aurude sissepääsu. See lähenemisviis on vähem usaldusväärne kui algne õige pikkuse määramine, kuid võib mitteagressiivses keskkonnas pikendada eluiga 1–2 aasta võrra.
Järeldus: minimaalselt 100 mm agressiivse aurukeskkonna jaoks
Kondensaadi korrosiooni vältimiseks elektriklemmidel määrake PFA-küttekeha külma tihvti pikkus vähemalt 70 mm üldiseks tööstuslikuks kasutamiseks ja 100–120 mm agressiivsete aurukeskkondade jaoks (happeudu, kloor, HF, ammoniaak). Nikkel- või kullatud vasest külmatihvtid tagavad väikese elektritakistuse, kuid vajavad pikemat pikkust (100–150 mm), et saavutada vajalik termiline gradient. Roostevabast terasest tihvtid on lühemad (piisab 40–70 mm), kuid neil on suurem elektritakistus ja need on vajalikud Cl₂- ja HF-teenuste jaoks, kus vask korrodeerub. Insenerid peavad vastama külma tihvti pikkusele, materjalile ja keskkonnatingimustele. Pikemate külmatihvtide lisakulu (oluline{11}}materjali piirkulu) on tühine võrreldes klemmi korrosiooni, ühenduse rikke ja võimaliku tuleohu kuludega. Kütteseade, mis töötab ideaalselt 10 aastat, kuid ebaõnnestub 2 aasta pärast korrodeerunud klemmide tõttu elektriliselt, ei ole -kvaliteetne kütteseade-, sellel on külma kontakti spetsifikatsiooni rike. Määrake pikkus selgesõnaliselt ja kontrollige vastuvõtvaid kütteseadmeid, et kinnitada vastavust. Külmtihvt on väike funktsioon, millel on suur mõju töökindlusele. Ärge jätke seda tootja vaikeseadeks.
