Un atelier de placage avait besoin d'un thermoplongeur en PTFE de remplacement pour un réservoir de nickelage de 600 mm de profondeur. Le réservoir mesurait 800 mm de large et 1 200 mm de long, avec un volume utile d'environ 550 litres. Le chauffage existant était une unité standard en forme de L- qui dépassait dans le chemin de la pièce et était tombé en panne après 14 mois. L'équipe de maintenance souhaitait un appareil de chauffage personnalisé qui s'adapterait à l'espace disponible du réservoir, fonctionnerait à faible densité en watts et éviterait d'obstruer les pièces à usiner.
La personnalisation d'un thermoplongeur en PTFE pour une profondeur de réservoir spécifique nécessite d'équilibrer quatre contraintes : la profondeur d'immersion disponible, la surface requise pour une faible densité en watts, la géométrie du réservoir et les conditions d'écoulement à l'emplacement du réchauffeur.
La contrainte de profondeur d’immersion
Un réservoir de 600 mm de profondeur ne fournit pas 600 mm de longueur de chauffage utilisable. Le niveau de liquide doit être suffisamment élevé pour couvrir les pièces à usiner et le réchauffeur doit rester complètement immergé au niveau de liquide minimum. En pratique, la longueur chauffée utilisable dans un réservoir de 600 mm de profondeur est de 350 à 450 mm, en fonction du franc-bord et de la fluctuation du niveau.
Un radiateur droit standard d'une longueur chauffée de 400 mm fournit environ 400 cm² de surface pour un diamètre de 32 mm. C'est beaucoup trop peu pour un fonctionnement à faible densité de -watts-avec des puissances de placage typiques. Un service de 4 kW à 1,0 W/cm² nécessite 4 000 cm²-dix fois la surface d'un seul passage droit.
| Profondeur du réservoir | Longueur chauffée utilisable | Surface à gaine de 32 mm | Surface à gaine de 50 mm | Longueur chauffée nécessaire pour 4 000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 400 millimètres | 250-300 mm | 250 à 300 cm² | 393-471 cm² | 2 000 à 2 667 millimètres |
| 500 millimètres | 300-350 mm | 300-350 cm² | 471–550 cm² | 1 429 à 1 667 millimètres |
| 600 millimètres | 350-450 mm | 350-450 cm² | 550–707 cm² | 889-1 143 millimètres |
| 700 millimètres | 450-550 mm | 450-550 cm² | 707–864 cm² | 727-909 millimètres |
Exigences de longueur et de surface chauffées pour un service de 4 kW à 1,0 W/cm²
La solution multi-pass-
La solution pour un réservoir peu profond est un chauffage à plusieurs-passages. L'élément chauffant est plié dans une configuration en forme de serpentin ou de U- qui s'adapte à la profondeur disponible tout en fournissant plusieurs passes chauffées. Un chauffage à quatre-passages avec des passages de 400 mm fournit 1 600 mm de longueur chauffée dans un encombrement d'environ 400 × 200 mm.
Avec un diamètre de gaine de 50 mm, 1 600 mm de longueur chauffée fournissent environ 2 513 cm² de surface. C'est encore loin des 4 000 cm² requis pour une puissance de 4 kW à 1,0 W/cm². Un plus grand nombre de passes ou un plus grand diamètre de gaine sont nécessaires.
| Nombre de passes | Longueur du passage | Longueur totale chauffée | Empreinte (environ) | Surface (50 mm) | Puissance maximale à 1,0 W/cm² |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 400 millimètres | 800 millimètres | 400 × 100 mm | 1 257 cm² | 1,3 kW |
| 4 | 400 millimètres | 1 600 millimètres | 400 × 200 millimètres | 2 513 cm² | 2,5 kW |
| 6 | 400 millimètres | 2 400 millimètres | 400 × 300 mm | 3 770 cm² | 3,8 kW |
| 8 | 400 millimètres | 3 200 millimètres | 400 × 400 mm | 5 027 cm² | 5,0 kW |
Configurations multi-passes pour un réservoir de 600 mm de profondeur
Installation du chauffage dans le réservoir
Le réchauffeur doit s'insérer dans l'espace disponible sans obstruer les pièces ou le flux. Dans une cuve de 800 × 1 200 mm, le chauffage peut être positionné le long d'une paroi, laissant le volume central pour le support de pièces. Un chauffage multi-passage avec un encombrement de 400 × 300 mm s'adapte confortablement le long du mur de 1 200 mm.
La bride doit être positionnée de manière à ce que le radiateur soit suspendu à la bonne profondeur. Un réservoir de 600 mm de profondeur avec un niveau de liquide de 500 mm et un franc-bord de 100 mm offre 400 mm de profondeur utile. La section chauffée du réchauffeur doit être positionnée dans les 350 mm inférieurs du réservoir, avec le haut de la section chauffée au moins 50 mm en dessous du niveau minimum de liquide.
Uniformité du débit et de la température
Un chauffage à plusieurs-passes dans un réservoir peu profond peut créer une ombre du flux si les passes sont trop rapprochées. Le fluide entre les passes peut stagner, réduisant le transfert de chaleur et créant des points chauds. L'espacement entre les passes doit être d'au moins 30 à 40 mm pour permettre l'écoulement entre elles.
Si le réservoir est équipé d'une pompe de circulation, le réchauffeur doit être positionné de manière à ce que le flux passe par les interstices entre les passages. Si le réservoir repose sur la convection naturelle, le réchauffeur doit être positionné de manière à ce que le panache thermique ascendant puisse s'échapper sans être coincé entre les passages.
| Espacement des passes | Flux entre les passes | Risque de point chaud | Application recommandée |
|---|---|---|---|
| <20 mm | Pauvre | Haut | Non recommandé |
| 20 à 30 millimètres | Modéré | Modéré | Faible densité de watts uniquement |
| 30 à 40 millimètres | Bien | Faible | La plupart des applications |
| >40 millimètres | Excellent | Très faible | Densité de puissance élevée ou fluides visqueux |
Espacement des passages et son effet sur le risque de débit et de point chaud
Lorsqu'un appareil de chauffage standard ne peut pas s'adapter au réservoir
Un réservoir de 600 mm de profondeur avec une puissance de 4 kW à 1,0 W/cm² nécessite un chauffage multi-passage que les gammes de produits standard ne proposent pas. Une configuration personnalisée de thermoplongeur en PTFE avec six ou huit passes, un diamètre de gaine de 50 mm et un espacement des passes de 30 à 40 mm répond à la cause première des contraintes d'espace. Le processus de spécification nécessite les dimensions du réservoir, la plage de niveaux de liquide, la puissance requise, la chimie du bain et les conditions de débit. Pour les installations dotées de réservoirs peu profonds, cette approche spécifique à l'application fournit la surface requise dans l'espace disponible.
