Une usine de finition de métaux avait besoin d'un thermoplongeur de remplacement en PTFE pour un réservoir d'anodisation à l'acide sulfurique de 700 mm de profondeur. Le réservoir mesurait 1 000 mm de large et 1 600 mm de long, avec un volume utile d'environ 1 050 litres. Le chauffage existant était une unité droite standard qui dépassait dans le chemin de la pièce et était tombé en panne au bout de 13 mois. L'équipe de maintenance avait besoin d'un appareil de chauffage qui s'adapterait au réservoir le plus profond, maintiendrait une immersion totale et fournirait la puissance requise à une densité de watts sûre.
Un réservoir de 700 mm de profondeur offre une longueur de chauffage plus utile qu'un réservoir peu profond, mais le chauffage doit toujours être dimensionné pour s'adapter à l'espace disponible et maintenir une immersion sûre au niveau de liquide minimum.
La contrainte de profondeur d’immersion
Un réservoir de 700 mm de profondeur ne fournit pas 700 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 700 mm de profondeur est de 450 à 550 mm, en fonction du franc-bord et de la fluctuation du niveau.
Un radiateur droit d'une longueur chauffée de 500 mm fournit 500 mm de longueur chauffée. Pour une puissance de 5 kW à 1,0 W/cm², la surface requise est de 5 000 cm². Pour un diamètre de gaine de 32 mm, la surface est d'environ 100 cm² pour 100 mm de longueur. Une longueur chauffée de 500 mm ne fournit que 500 cm²-, bien en deçà des besoins. Un diamètre de gaine plus grand ou une configuration multi-passes est nécessaire.
| Profondeur du réservoir | Longueur chauffée utilisable | Surface à gaine de 32 mm | Surface à gaine de 50 mm | Longueur chauffée nécessaire pour 5 000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 500 millimètres | 300-350 mm | 300-350 cm² | 471–550 cm² | 1 429 à 1 667 millimètres |
| 600 millimètres | 350-450 mm | 350 à 450 cm² | 550 à 707 cm² | 1 111 à 1 429 mm |
| 700 millimètres | 450-550 mm | 450-550 cm² | 707–864 cm² | 909-1 111 millimètres |
| 800 millimètres | 550-650 mm | 550-650 cm² | 864–1 021 cm² | 769-909 millimètres |
Exigences de longueur et de surface chauffées pour un service de 5 kW à 1,0 W/cm²
La solution de chauffage en forme de L-ou de-en forme de U
Un thermoplongeur en PTFE en forme de L-ou de U-plie l'élément chauffant pour s'adapter à plus de surface dans un réservoir profond. Un radiateur typique en forme de L-avec une section verticale de 500 mm et une section horizontale de 600 mm fournit 1 100 mm de longueur chauffée-plus de deux fois la longueur d'un radiateur droit dans la même profondeur de réservoir.
Avec un diamètre de gaine de 50 mm, 1 100 mm de longueur chauffée fournissent environ 1 728 cm² de surface. C'est encore loin des 5 000 cm² requis pour une puissance de 5 kW à 1,0 W/cm². Une configuration multi-passes est nécessaire.
| Configuration du chauffage | Longueur chauffée | Surface à 32 mm | Surface à 50 mm | S'adapte dans un réservoir de 700 mm |
|---|---|---|---|---|
| Droit, 500 mm | 500 millimètres | 500 cm² | 785 cm² | Oui, mais superficie insuffisante |
| En forme de L-, 500 + 600 mm | 1 100 millimètres | 1 100 cm² | 1 728 cm² | Oui |
| En forme de U-, 500 + 400 + 500 mm | 1 400 millimètres | 1 400 cm² | 2 199 cm² | Oui |
| Multi-passes, 4 × 500 mm | 2 000 millimètres | 2 000 cm² | 3 142 cm² | Oui |
| Multi-passes, 7 × 500 mm | 3 500 millimètres | 3 500 cm² | 5 498 cm² | Ajustement serré |
Configurations de chauffage pour un réservoir de 700 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 1 000 × 1 600 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 une section verticale de 500 mm et une section horizontale de 600 mm s'adapte le long du mur de 1 600 mm.
Le réchauffeur doit être positionné de manière à ce que la section chauffée soit complètement immergée au niveau de liquide minimum. Un réservoir de 700 mm de profondeur avec un niveau de liquide de 600 mm et un franc-bord de 100 mm offre 500 mm de profondeur utile. La section chauffée du réchauffeur doit être positionnée dans les 450 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 profond peut créer une ombre de 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 chauffage doit être positionné de manière à ce que le panache thermique ascendant puisse s'échapper sans être piégé.
| 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 700 mm de profondeur avec une puissance de 5 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 une conception multi-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 profonds, cette approche spécifique à l'application fournit la surface requise dans l'espace disponible.
