PFA Kılıfındaki Çift-Yarılı Isıtma Elemanı, Yerel Sıcak Noktalar Olmadan Bir Devre Arızası Sonrası %50 Güç Sağlayabilir mi?

Bir devre kesildikten sonra, çift-sarılmış bir ısıtma elemanı-aynı ısıtıcı uzunluğu boyunca paralel olarak sarılmış iki ayrı direnç devresi- gücün %50'sini sağlayabilir. Bununla birlikte, yerel sıcak noktaların yokluğunda bunun gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini belirleyen tek faktör sarma düzenidir. Tek bir devre arızası, eğer her iki devre de düzgün bir şekilde iç içe geçmişse (alternatif dönüşler), diğer tüm dönüşleri aktif bırakır. Bu, PFA yüzey sıcaklığının uzunluk boyunca ±15–30 derece dalgalandığı, aktif dönüşlerde sıcak alanların ve başarısız dönüşlerde soğuk yerlerin bulunduğu periyodik bir sıcak-soğuk modeliyle sonuçlanır. Bu eşit olmayan ısınma nedeniyle lokal kireç birikimi ve termal stres ortaya çıkar. Bir devrenin arızalanması, ısıtıcının yarısını soğuk bırakır; bu, eğer iki devre farklı bölgeler olarak sarılmışsa (devre A alt yarıda, devre B üst yarıda) tutarlı bir sıcaklık için yetersizdir. Her iki devrenin de eşit şekilde dağıtıldığı ve bağlantıda yedekliliğin bulunduğu çift sargılı bir ısıtıcı, arıza-modu bütünlüğü için en iyi tasarımdır. Her devre, dönüşlerin yarısına güç verir, ancak dönüşler, aktif ve aktif olmayan dönüşlerin değişmek yerine yan yana olmasını sağlayacak şekilde eşleştirilir. Yine de 5-10 derecelik bir fark var. Sıcak noktalar olmadan gerçek yedekliliğe ihtiyaç duyan temel uygulamalar için iki bağımsız tek devreli ısıtıcı kullanın (bkz. Makale #36). Uzlaşma çift-yarlıdır.

Tek Devre Arızasından Sonra Sıcaklık Dağılımı
Bir Devre Arızalandıktan Sonra Sargı Düzeni Dönüş Dağılımındaki Değişiklik, Arıza Öncesine Göre Sıcak Nokta ΔT Proses için Kabul Edilebilir mi?
İç içe geçmiş, dönüşümlü (A, B, A, B...) her biri %50 uzunluk boyunca ±15–30 derece Aktif dönüşlerde, +20–40 derece Marjinal (ölçek üzerinde risk)
Çiftler halinde (AA, BB, AA, BB)Düşük hassasiyet için kabul edilebilir: iki aktif dönüş birleştirildi, ardından ±10–20 derece + 10–25 derecede iki aktif olmayan dönüş geldi
Bölge (alt A, üst B) Alt yarıda A, üst yarıda B, arızalı yarıda 0 derece, diğer tarafta normal Yok (soğuk bölge) Kabul edilemez
bakır kılıf termal dengeleyici kullanılarak dağıtılırBakır kılıf + dönüşümlü + ±5–10 derece + 5–15 derece İyi
İki bağımsız ısıtıcı 0 derece (bir ısıtıcı kapalı) 0 derece (diğer ısıtıcı telafi ediyor) En iyi (Madde #85'e göre)
Çift-Yarı Isıtıcı Arızasının Termal Görüntülemesi
Bir devre arızasından sonra, 3 kW'ta çalışan 6 kW'lık çift-sarmallı bir ısıtıcı (alternatif dönüşler, her devre 3 kW) şunları görüntüler:

Aktif dönüşler: Yüzeyde 120 derece (suda 80 derece)

Aktif olmayan dönüşler: Sıvının yüzey sıcaklığı 85 derecedir.

Periyodiklik: Sıcak ve soğuk bantlar 5-10 mm aralıklarla ayrılır.

Isıtılan bantların genişliği sadece 3-4 mm'dir.

Soğuk bantlar temiz kalırken, sıcak bantlar kireç şeklinde beyaza döner-su oluşturur. Terazinin yerel aşırı ısınmasını hızlandırması nedeniyle aktif dönüşler daha erken arızalanır. Gerçekte, devrelerden biri arızalı olan bir ısıtıcı, bölgesel aşırı ısınmanın geri kalan devrenin de arızalanmasına yol açmasından önce nadiren birkaç aydan daha uzun süre dayanır.

Kalan Devrede Güç ve Yük Dağılımı
Bir devre paralel bağlanmışsa, açık devre durumunda voltajın tamamını taşımalıdır. P=V²/R gücüdür. Arızadan önceki toplam güç=2 × V²/R=2P_circuit eğer her iki devre de aynı dirence sahipse R. Güç=V²/R=P_circuit=50% arızadan sonra ilk toplam. Bu doğru. Ancak geri kalan devre artık aynı watt yoğunluğunda (aynı voltaj, direnç ve tur başına ısı) çalışırken yarısı kadar aktif dönüşe sahiptir. Aktif dönüşlerde ısı üretimi değişmez. Ancak aktif dönüşlerin artık başarısız dönüşlere gidecek ısıyı dağıtması gerekiyor. Hayır, kaçırılan dönüşler kapatıldı. Başarısız dönüşler ısı üretmezken, aktif dönüşler daha önce olduğu gibi aynı miktarda ısı üretir. Üretilen ısı miktarı yarı yarıya azalır. Aşırı güç, aktif dönüşlerin yerel olarak aşırı ısınmasına neden olmaz. Ancak yakındaki soğuk dönüşler artık aradaki sıvıyı ısıtmadığından aktif dönüşlerin sıcaklığı bir miktar artabilir. Aktif dönüşlerden gelen ısı akışının yanal olarak yayılması ve komşulardan daha az ısı alması sonucunda aktif dönüş sıcaklığı 5-15 derece artar. Burası bölgenin sıcak noktası.

Prosedürünüz için Faydalı Değerlendirme
Arıza İşlemi Gereksiniminden Sonra Kabul Edilebilir Sıcaklık Değişimi Çift-Yara Uygun mu? Daha İyi Bir Yaklaşım
±1 derece (farmasötik, yarı iletken)Hayır, iki bağımsız ısıtıcı artı bir yedek ±3 derece (hassas kimyasal)Hayır, iki farklı ısıtıcı
±5 derece (endüstriyel standart) Marjinal İki bağımsız ısıtıcı, muhtemelen bakır kılıflı
±10 derece (kaplama, yıkama) Evet (alternatif, manşonlu) Kabul edilebilir
Sıcaklık düzenlemesi eksikliği (yalnızca görev döngüsü)Evet (herhangi bir model)Kabul edilebilir
Sahadaki Örnek
Kaplama hattında %50 güç yedekliliği sağlamak için alternatif dönüşlere sahip çift sargılı PFA ısıtıcıları kullanıldı. Isıtıcı, bir devre arızalandıktan sonra bile %50 güçte çalışmaya devam etti. Ancak aktif dönüşlerde beyaz ölçekli halkalara sıcak bantlar neden oldu (normalin 15 derece üzerinde). Üç ay sonra, ölçek halkalarının ısı transferindeki kötüleşme nedeniyle geri kalan devre çöktü. Tesis, 6 kW'lık tek bir çift sargılı ısıtıcı kullanmak yerine, 3 kW'lık iki bağımsız ısıtıcıya geçti. Bir ısıtıcı arızalandıktan sonra banyo sıcaklığı 90 dereceden 85 dereceye düştü, ancak kaplama kalitesi hala tatmin ediciydi. Planlı bakım sırasında arızalı ısıtıcı değiştirildi. Sıcaklık bandı yoktu. Tesis, sıcak noktaların olmadığı ve iki bağımsız ısıtıcının gerçek yedeklilik sağladığı sonucuna vardı.

Sonuç olarak, Çift-Wound sıcak noktalar oluşturmasına rağmen %50 güç sunar.
İki-yara Bir devre koptuğunda, iki paralel devreye sahip bir PFA ısıtıcısı hâlâ gücünün %50'sini sağlayabilir. Bununla birlikte, bir termal dengeleyici (bakır kılıf) takılana kadar, kalan aktif dönüşler periyodik sıcak bantlar (±15–30 derece dalgalanma) üretir. Yerel ölçek, termal gerilim ve sonuçta kalan devrenin bozulması bu eşit olmayan sıcaklıktan kaynaklanır. Çift-sarma, ±10 derecelik değişimlere dayanabilecek işlemler için uygun olabilir. Doğru sıcaklık kontrolü için iki farklı tek{10}devreli ısıtıcı kullanın. Çift-sarma gerçek bir yedeklilik çözümü değildir; daha doğrusu, yerden-tasarruf sağlayan bir uzlaşmadır. Çalışma süresi çok önemliyse ek alanı iki ısıtıcıya yatırın. Bakımınız daha kolay olacak ve prosedürünüz daha tutarlı olacaktır. Sıcak gruplar zararsız değildir. Başarısız olurlar, çatlarlar ve ölçeklenirler. Ayrı ısıtıcıları onlardan uzak tutun.