Как определить возможный минимальный радиус изгиба нагревателя PFA, который будет установлен в изогнутом люке?

Люки резервуаров обычно изогнуты или имеют ограниченный зазор, поэтому нагреватели PFA должны огибать препятствия. Минимальный практический радиус изгиба нагревателя PFA определяется тремя факторами: диаметром трубы, толщиной стенки и допустимым напряжением без разрушения. Минимальный рекомендуемый радиус изгиба (до центральной линии трубки) для обычного нагревателя PFA с наружным диаметром 25 мм и стенкой 2,0 мм составляет 200 мм (8 × наружный диаметр). Для более тонкой стенки (1,5 мм) радиус можно уменьшить до 150 мм (6 x наружный диаметр). Для более высоких диаметров (наружный диаметр 32 мм) минимальный радиус увеличивается до 250-300 мм (8-9x внешний диаметр). Если эти радиусы согнуть более плотно, внешний радиус будет слишком сильно деформирован, что может привести к необратимой деформации, утончению стенок и растрескиванию под напряжением во время циклического нагрева. Нагреватели PFA не следует сгибать в полевых условиях. Следует использовать предварительно изогнутые нагреватели производителя с регулируемым нагревом и изгибом оправки.

Расчет радиуса изгиба и предела деформации
Внешний радиус подвергается напряжению, когда труба изгибается. Деформация растяжения ε на внешнем волокне равна ε=(r_outer - r_centerline) / r_centerline=(D/2) / R, где D — внешний диаметр трубки, а R — радиус изгиба относительно центральной линии. Максимально допустимая деформация растяжения без необратимых повреждений (деформация текучести) для PFA составляет около 5-8 % при комнатной температуре. Если мы возьмем ε_max=0.05, R_min=(D/2)/0.05=10 x (D/2)? подождите, повторите математические вычисления:=(D/2) / R Для ε=0.05, R=(D/2)/0.05=D/0.1=10D. Таким образом, R_min=250 мм для D=25 мм. Производители могут производить более крутые изгибы (наружный диаметр 6×), нагревая PFA во время изгиба. Если мы увеличим предел текучести до 15 - 20 % при 150 C, то R=(D/2) / 0.15=D/0.3=3.3D. Практический минимум. Осторожное нагревание 4-5 раз ОД.

У нагревателя с внутренним металлическим сердечником сердечник также сгибается. Минимальный радиус изгиба металлического сердечника (инколой или титан) составляет 3-4× наружный диаметр для одиночного изгиба и 5–6× наружный диаметр для многократного изгиба. Часто предел устанавливается сердечником, потому что металл затвердевает и может сломаться при слишком сильном изгибе. Для нагревателя с внешним диаметром 25 мм и стенкой 2 мм внешний диаметр металлического сердечника составляет около 21 мм. Минимальный радиус изгиба (по данным производителя) 80–100 мм (4–5 × наружный диаметр жилы). Это соответствует радиусу изгиба оболочки ПФА 100–125 мм.

Минимальный радиус изгиба в зависимости от размера нагревателя и толщины стенки
Внешний диаметр трубы (мм) Толщина стенки (мм) Внешний диаметр сердечника (мм) Минимальный радиус изгиба (мм) - Только PFA (с подогревом) Минимальный радиус изгиба (мм) — с металлическим сердечником Рекомендуемый минимум для установки на месте (холодный) Множитель (наружный диаметр)
12 1.0 10 40 50 60 5× 12 1.5 9 45 55 70 6× 16 1.5 13 60 70 90 5.5× 20 1.5 17 75 90 120 6× 20 2.0 16 80 100 130 6.5× 25 1.5 22 100 120 150 6× 25 2.0 21 110 130 175 7× 25 2.5 20 120 140 200 8× 32 2.0 28 150 180 250 8× 32 2.5 27 170 200 280 9× 38 2.5 33 200 250 350 9× Определение осуществимости строительства изогнутого люка
Чтобы определить, что нагреватель PFA может проходить через изогнутый люк:

Измерьте геометрию порта: минимальную ширину зазора (W), требуемый угол изгиба (θ, градусы) и длину прямого вывода, доступную до и после изгиба.

Требуемый радиус изгиба R_req=L / тета (в радианах), где L — длина изогнутой части порта (длина дуги). R_req=500 / (π/2)=500 / 1.57=318 мм, изгиб 90 градусов и длина дуги 500 мм.

Compare R_req with the minimum bend radius of the heater from the above table. If R_req >= R_min, то нагреватель можно предварительно-согнуть до этого радиуса и установить. R_req < R_min означает, что изгиб слишком тугой.

Для нагревателя с внешним диаметром 25 мм и толщиной стенки 2,0 мм требуется R мин=175 мм в холодном состоянии и 130 мм в заводском-согнутом состоянии. Возможен люковый порт, требующий R req=200 мм. Тот, у которого R req =120 мм, не подлежит холодной гибке. Предварительно изогнутый нагреватель, изготовленный на заводе, возможно, может иметь длину 130 мм, но 120 мм все еще ниже предела. Варианты: используйте нагреватель меньшего диаметра (наружный диаметр 20 мм, R_min=130 мм в холодном состоянии) или используйте несколько коротких прямых нагревателей вместо одного длинного изогнутого нагревателя.

Советы по установке изогнутых люков
Если рассчитанный радиус изгиба возможен, закажите предварительно изогнутый нагреватель у производителя. Заводская гибка производится на нагретых оправках, контролируемом охлаждении и контроле качества (измерение толщины стенки на месте изгиба). Изгиб в полевых условиях, даже с использованием тепловых пушек, часто приводит к ослаблению стенок, остаточным напряжениям и неравномерным изгибам. Надежность оправдывает цену предварительно изогнутого обогревателя (надбавка 20–40%).

Если обогреватель предварительно-согнут, поддержите его в нескольких местах вдоль изгиба, чтобы предотвратить провисание. Область изгиба менее жесткая и может провисать под собственным весом, вызывая напряжение вблизи пика изгиба. Седла из PTFE или PFA для интервалов 200–300 мм. Не зажимайте сам изгиб, только прямые части.

Для узких люков, куда не может поместиться ни один коммерческий обогреватель, попробуйте гибкий обогреватель из PFA (см. статью № 69 о переносных трубках). При радиусах изгиба 50–80 мм гибкие нагреватели тоньше (1,0–1,2 мм) и меньше в диаметре (12–16 мм). Однако они имеют более низкие номинальные мощности (обычно<2 kW) and shorter longevity in hostile chemicals.

Вывод: 6-8× OD является разумным минимумом для большинства обогревателей.
Для холодной установки нагревателя PFA, установленного в изогнутом люке, практический минимальный радиус изгиба составляет 6–8 наружного диаметра трубы. Для нагревателей, предварительно изогнутых на заводе-, практический минимальный радиус изгиба составляет 4–6 × наружный диаметр. Для обычного нагревателя с внешним диаметром 25 мм и стенкой 2,0 мм минимальный радиус составляет 150-175 мм (в холодном состоянии) или 130-150 мм (изогнутый на заводе). Более сильные изгибы во время циклического нагревания могут привести к ослаблению стенок, перенапряжению и растрескиванию под напряжением. Инженерам необходимо измерить кривизну люка, определить требуемый радиус изгиба, сравнить его с пределами нагревателя и при необходимости заказать предварительно изогнутые нагреватели. Если необходимый радиус меньше минимального, отрегулируйте подход к установке, используя несколько прямых нагревателей, нагреватель меньшего диаметра или гибкий переносной зонд. Изгиб нагревателя за пределы его предела не является конструктивным вариантом, это ожидающий сбой. Соблюдайте радиус. Уважайте суть.