Um elemento-de aquecimento de ferida dupla em uma bainha de PFA pode fornecer 50% de energia depois que um circuito falha sem pontos quentes locais?

Após a interrupção de um circuito, um-elemento de aquecimento enrolado duplo-dois circuitos de resistência separados enrolados em paralelo ao longo do mesmo comprimento do aquecedor-pode fornecer 50% da energia. Contudo, o padrão de enrolamento é o único factor que determina se isto acontece na ausência de pontos quentes locais. Uma falha de circuito único deixa todas as outras espiras ativas se ambos os circuitos estiverem uniformemente entrelaçados (espiras alternadas). Isso resulta em um padrão periódico quente-frio, onde a temperatura da superfície do PFA flutua em ±15–30 graus ao longo do comprimento, com áreas quentes em curvas ativas e locais frios em curvas com falha. A deposição localizada de incrustações e o estresse térmico são provocados por esse aquecimento desigual. A falha de um circuito deixa metade do aquecedor frio, o que é insatisfatório para uma temperatura consistente se os dois circuitos forem enrolados como zonas distintas (circuito A na metade inferior, circuito B na metade superior). Um aquecedor-dupla com ambos os circuitos distribuídos igualmente e redundância na conexão é o melhor projeto para uniformidade do modo-de falha. Cada circuito alimenta metade das voltas, mas as voltas são emparelhadas de modo que as voltas ativas e inativas fiquem próximas uma da outra, em vez de alternadas. Mesmo assim, ainda há uma diferença de 5 a 10 graus. Use dois aquecedores-de circuito único independentes para aplicações essenciais que precisam de redundância genuína sem pontos de acesso (consulte o artigo nº 36). Um compromisso é duplo-.

Distribuição de temperatura após uma falha de circuito único
A variação na distribuição de voltas do padrão de enrolamento após a falha de um circuito é aceitável para o processo? Ponto quente ΔT em comparação com antes da falha?
Entrelaçado, alternado (A, B, A, B...) 50% cada ±15–30 graus ao longo do comprimentoEm curvas ativas, +20–40 graus Marginal (risco na escala)
Em pares (AA, BB, AA, BB) Aceitável para baixa sensibilidade: duas voltas ativas combinadas, seguidas por duas voltas inativas a ±10–20 graus + 10–25 graus
Zona (A inferior, B superior) A na metade inferior, B na metade superior, 0 grau na metade falhada, normal na outra N/A (zona fria) Inaceitável
distribuído usando um equalizador térmico de manga de cobreManga de cobre + alternada + ±5–10 graus + 5–15 graus Bom
Dois aquecedores independentes 0 grau (um aquecedor desligado) 0 grau (o outro aquecedor compensa) Melhor (de acordo com o Artigo #85)
Imagens térmicas de falha de aquecedor-dupla
Após uma falha de circuito, um aquecedor-de enrolamento duplo de 6 kW (voltas alternadas, cada circuito de 3 kW) funcionando a 3 kW exibe:

Curvas ativas: 120 graus na superfície (em água com 80 graus)

Voltas inativas: a temperatura da superfície do fluido é de 85 graus.

Periodicidade: As faixas quentes e frias são separadas por 5–10 mm.

A largura das bandas aquecidas é de apenas 3–4 mm.

Enquanto as faixas frias permanecem limpas, as faixas quentes ficam brancas em incrustações-formando água. Devido à aceleração do superaquecimento local da balança, as voltas ativas falham mais cedo. Na realidade, um aquecedor com um circuito com defeito raramente dura mais do que alguns meses antes que o superaquecimento localizado cause a falha do circuito restante.

Distribuição de potência e carga no circuito restante
Se um circuito estiver conectado em paralelo, ele deverá suportar toda a tensão no caso de um circuito aberto. P=V²/R é sua potência. Potência total antes da falha=2 × V²/R=2P_circuit se ambos os circuitos tiverem a mesma resistência R. Potência=V²/R=P_circuit=50% do total inicial após a falha. Isto é preciso. O circuito restante, entretanto, agora tem metade do número de espiras ativas enquanto opera na mesma densidade de watts (mesma tensão, resistência e calor por espira). A geração de calor permanece inalterada nos turnos ativos. Entretanto, as voltas ativas devem agora dissipar o calor que teria ido para as curvas que falharam. Não, as curvas perdidas estão simplesmente desativadas. As voltas com falha não geram calor, enquanto as voltas ativas geram a mesma quantidade de calor que anteriormente. A quantidade de calor produzida é reduzida pela metade. O excesso de energia não causa superaquecimento local das espiras ativas. Entretanto, como as espiras frias próximas não aquecem mais o fluido intermediário, a temperatura das espiras ativas pode aumentar um pouco. A temperatura da curva ativa aumenta de 5 a 15 graus como resultado do fluxo de calor das curvas ativas se espalhando lateralmente e recebendo menos calor dos vizinhos. Este é o ponto quente da região.

Avaliação útil para o seu procedimento
Variação de temperatura aceitável após falha Requisito do processoA ferida dupla-é apropriada?Uma abordagem melhor
±1 grau (farmacêutico, semicondutor)Não, dois aquecedores independentes mais um sobressalente ±3 graus (produto químico preciso)Não, dois aquecedores diferentes
±5 graus (padrão industrial)Marginal Dois aquecedores independentes, possivelmente com manga de cobre
±10 graus (chapeamento, lavagem) Sim (alternando, com manga) Aceitável
Falta de regulação de temperatura (somente ciclo de trabalho)Sim (qualquer padrão)Aceitável
Exemplo no campo
Aquecedores PFA de enrolamento duplo com voltas alternadas foram empregados em uma linha de galvanização para oferecer redundância de energia de 50%. O aquecedor continuou a funcionar com 50% da potência mesmo após a falha de um circuito. Nas curvas ativas, entretanto, os anéis de escamas brancas foram causados ​​pelas faixas quentes (15 graus acima do normal). Após três meses, o circuito restante entrou em colapso devido à piora na transferência de calor dos anéis de incrustação. Em vez de usar um único aquecedor-de bobina dupla de 6 kW, a planta mudou para dois aquecedores independentes de 3 kW. A temperatura do banho caiu de 90 graus para 85 graus após a falha de um aquecedor, mas a qualidade do revestimento ainda era satisfatória. Durante a manutenção planejada, o aquecedor com defeito foi substituído. Não houve faixas de temperatura. A fábrica chegou à conclusão de que não havia pontos quentes e que dois aquecedores independentes proporcionam uma verdadeira redundância.

Concluindo, o Dual-Wound gera pontos quentes, mas oferece 50% de potência.
Duas-feridas Quando um circuito se rompe, um aquecedor PFA com dois circuitos paralelos ainda pode fornecer 50% de sua energia. No entanto, até que um equalizador térmico (luva de cobre) seja inserido, as espiras ativas restantes produzem bandas quentes periódicas (flutuação de ±15–30 graus). A incrustação localizada, o estresse térmico e, em última análise, a quebra do circuito restante são causados ​​por essa temperatura irregular. A ferida-dupla pode ser adequada para processos que podem suportar variações de ±10 graus. Use dois aquecedores-de circuito único diferentes para um controle preciso da temperatura. A ferida-dupla não é uma verdadeira solução de redundância; em vez disso, é um compromisso-de economia de espaço. Invista o espaço adicional em dois aquecedores se o tempo de atividade for crucial. Sua manutenção será mais fácil e seu procedimento será mais consistente. Bandas quentes não são inócuas. Eles falham, quebram e escalam. Mantenha aquecedores separados longe deles.