Kakšni sta teža in gostota PTFE v primerjavi s kovinskimi ovojnimi materiali za ravnanje z grelniki?

Dolg potopni grelnik iz kovine je lahko težek in ga je težko namestiti, zlasti na območjih nad glavo ali ob tesnem dostopu. Po drugi strani so PTFE grelniki izredno lahki. Ta sprememba se pripisuje lastni gostoti materialov in ima praktične posledice za namestitev, rokovanje in potrebe po mehanski podpori.

Primerjava gostote: PTFE v primerjavi s tipičnimi materiali iz kovinskega plašča
Gostota, ki je masa na prostorninsko enoto materiala, vpliva na lastno težo grelnega plašča določene velikosti. Gostota PTFE je okoli 2,15 do 2,20 g/cm3. Nerjavno jeklo, ki se pogosto uporablja kot material plašča za industrijske potopne grelnike, z gostoto približno 7,8-8,0 g/cm³. Incoloy (zlitina niklja-železa in kroma) je nekoliko gostejši, z gostoto okoli 8,1–8,4 g/cm³. Nekateri posebni grelniki uporabljajo baker z gostoto ~8,96 g/cm³.

Tako PTFE plašč enakega zunanjega premera in debeline stene tehta približno eno četrtino plašča iz nerjavečega jekla. Na primer, 1 m dolg kos PTFE cevi z zunanjim premerom 20 mm in debelino stene 2 mm tehta ~0,25 kilograma, medtem ko bi enaka cev iz nerjavečega jekla tehtala ~0,95 kg. Razlika v teži je štirikratna in sorazmerna z dolžino.

Učinki teže na zasnovo grelnika in osnovne komponente
Omeniti velja, da PTFE potopni grelec ni 100 % PTFE. Grelni element je kovinska uporovna žica (običajno zlitina niklja-kroma ali bakra-niklja), obdana s PTFE ali obdana z njim. Nekatere izvedbe imajo kovinsko jedro ali vodilo za električni zaključek. Ti kovinski deli dajejo določeno težo celotni konstrukciji.

Vendar pa je primerjava teže PTFE grelnika s kovinskim plaščem precej ugodna za PTFE. Material ovoja predstavlja večino zunanje prostornine, zlasti pri daljših grelnikih, kovinsko jedro pa je glede na material plašča razmeroma majhno. Celoten grelnik s PTFE plaščem določene nazivne moči in dolžine je običajno 30 % do 40 % teže enakovrednega grelnika s plaščem iz vseh kovin (iz nerjavečega jekla ali Incoloy) enakih fizičnih dimenzij.

Vrsta grelnika Material plašča Približna teža na meter (20 mm OD, 2 mm stene, brez notranje žice) Relativna teža (PTFE=1x)
PTFE-obložen PTFE (gostota 2,2 g/cm 3 ) ~0,25 kg 1× Nerjaveče jeklo-obložen SS 316 (gostota 8,0 g/cm 3 ) ~0,95 kg ~3,8×
Incoloy obložen Incoloy 800 (gostota 8,1 g/cm3) ~0,96 kg ~3,8×
Baker-obložen z bakrom (gostota 8,96 g/cm³) ~1,06 kg ~4,2×
Opomba: Dejanska teža grelnika vključuje žico notranjega upora in zaključke, vendar so sorazmerne razlike podobne.

Enostaven za namestitev s praktičnimi prednostmi pri rokovanju
Manjša teža PTFE grelnikov je velika prednost pri vgradnji, saj je z njimi lažje rokovati. 3-metrski potopni grelnik iz nerjavečega jekla lahko tehta 5 kg ali več in za njegovo varno nastavitev potrebujeta dva monterja ali mehansko pomoč pri dvigovanju. PTFE grelec enake dolžine in premera tehta le 1,3 kg, ki ga lahko enostavno upravlja en tehnik.

To zmanjšanje teže vodi do številnih dejanskih koristi:

Manjša fizična obremenitev za inštalaterje - Dolge, težke grelnike je bolj utrujajoče pri dvigovanju in manevriranju na položaj, zlasti skozi odprtine rezervoarjev ali nad stopnicami, poleg tega so bolj nagnjeni k padcu ali poškodbam.

Poenostavljene zahteve za podporo in montažo - Lažji grelniki povzročajo manjše statične obremenitve na robovih rezervoarjev, prirobnicah, montažnih nosilcih in armaturah pregrad. Ta zmanjšana obremenitev zmanjša verjetnost lezenja prirobnic ali lokaliziranih napetostnih razpok v plastičnih rezervoarjih ali posodah s tankimi-stenami.

Enostavnejša poravnava in prilagoditev - Poravnava lahkega-grelnika iz PTFE za najboljšo globino potopitve ali odmik od stene rezervoarja zahteva manj truda in se običajno lahko izvede brez opreme.

V praksi so ekipe za vzdrževanje ugotovile, da je zamenjava okvarjenega grelnika s kovinskim-oplaščem z grelnikom iz PTFE s podobno nazivno močjo veliko lažja, čeprav je fizično daljši (stran-proizvod nižje dovoljene gostote v vatih, o kateri smo govorili v prejšnjih člankih).

Največje zmanjšanje teže za večje, daljše grelnike
Teža prednosti PTFE narašča z dolžino grelnika. 6-metrski (približno 20 čevljev) potopni grelnik iz PTFE lahko tehta 2,5 kg, medtem ko bi primerljiv grelnik iz nerjavečega jekla tehtal skoraj 10 kg. Ta sprememba lahko pomeni razliko med potrebo po dvigalu, posebnem gradbenem odru ali delu dveh-oseb za namestitev zelo dolgih grelnikov za globoke rezervoarje ali kopeli za oblaganje.

In teža neposredno vpliva tudi na cene prevoza. Paleta z desetimi PTFE grelniki lahko tehta 70 % manj kot enakovredno število kovinskih-oplaščenih grelnikov, zaradi česar se znižajo prevoznine in postane letalski tovor realna možnost za nujne zamenjave.

Omejitve in premisleki
Majhna teža PTFE grelnikov je izjemno ugodna, vendar je vredno omeniti nekaj praktičnih opozoril. PTFE je sorazmerno mehka snov v primerjavi s kovino. Lahek plašč je bolj verjetno, da se bo med trdim rokovanjem nenamerno prerezal, odrgnil ali preluknjal. Skromna teža grelnika lahko spodbuja ležerno zdravljenje, vendar je zato pomembno, da metode namestitve poudarjajo previdno ravnanje, ne da grelnika vlečete po nazobčanih robovih rezervoarja ali stopite na plašč.

PTFE grelniki so tudi lažji in se morda ne zdijo tako "znatni" kot kovinski grelci. Ta ideja lahko občasno povzroči pomisleke glede vzdržljivosti, vendar so pravilno izdelani PTFE grelniki zelo trpežni, če se z njimi pravilno ravna, z dodatno prednostjo izboljšane kemične odpornosti.

Zaključek: majhna teža zasnove olajša namestitev in zmanjša potrebno podporo
Gostota PTFE (≈2,2 g/cm3) je bistveno nižja od gostote materialov kovinskega plašča, kot je nerjaveče jeklo (≈8,0 g/cm3), zato bo PTFE grelnik enake velikosti tehtal približno četrtino teže kovinskega ekvivalenta. To zmanjšanje teže je še posebej pomembno pri daljših grelnikih, saj sta rokovanje in montaža čedalje težja.

PTFE grelniki so lahki in enostavni za namestitev, kar omogoča, da z njimi upravlja en sam operater, s čimer se odpravi obremenitev in potreba po mehanski podpori na robovih in nosilcih rezervoarjev. Nižje so tudi cene tovora. Izbira materiala potopnih grelnikov vpliva tudi na kemično združljivost in toplotno učinkovitost ter na praktične vidike namestitve, kot so teža, enostavno rokovanje in potrebe po namestitvi strojne opreme. Nizka gostota PTFE je izrazita prednost pri aplikacijah, kjer je zaželena pogosta zamenjava grelnika, nadzemna namestitev ali lahka konstrukcija rezervoarja.