Door stoomverdamping geïnduceerde intermitterende droge verbranding en preventiestrategie voor vloeistofverwarmers
De meeste droge verbrandingsfouten in verwarmingsbuizen worden niet veroorzaakt door een tekort aan water en een daling van het vloeistofniveau, maar door lokale mediumverdamping van stoom, waardoor intermitterende verborgen droge verbrandingsfouten ontstaan. Wanneer de plaatselijke temperatuur van het oppervlak van de verwarmingsbuis het kookpunt van het medium overschrijdt, verdampt het vloeibare medium snel en vormt een stoomisolatielaag tussen de buiswand en de vloeistof. De stoomlaag heeft een extreem lage thermische geleidbaarheid, waardoor de warmteafvoer wordt geblokkeerd en een onmiddellijke droge verbrandingstoestand ontstaat. Nadat de stoom condenseert en instort, komt de vloeistof weer in contact met de buiswand om de normale verwarming te herstellen. Deze cyclische verdampingsdroge verbranding wordt tijdens het werkingsproces herhaald, waardoor afwisselend koude en hete impactschade aan de verwarmingsbuis ontstaat. Thermokoppel-hoogfrequente temperatuurbewaking kan de periodieke temperatuurschommelingen van droge verbranding door verdamping vastleggen en vroegtijdige waarschuwingspreventie realiseren.
Het vormingsprincipe van droge verbranding met stoomverdamping verschilt van traditionele droge verbranding met watertekort. Traditionele droge verbranding is een volledige scheiding van het buislichaam van het medium, terwijl bij verdamping bij droge verbranding nog steeds vloeibaar medium in de apparatuur aanwezig is en het vloeistofniveau van het systeem normaal is. De kernaansporing is een te hoge lokale oppervlaktetemperatuur van de verwarmingsbuis, die de kooklimiet van het medium overschrijdt, wat resulteert in onmiddellijke verdamping en stoomisolatie. Dit soort droge verbranding is eerder een gevolg van een verkeerde combinatie van de arbeidsomstandigheden dan van een mechanisch defect aan de apparatuur. Het is dus moeilijk te elimineren met conventionele vloeistofniveau-vergrendeling.
Verdamping, droge verbranding veroorzaakt afwisselende schade door thermische schokken aan de materialen van de verwarmingsbuizen. Bij elk verdampingsproces stijgt de temperatuur van de buiswand scherp tot 600 tot 800 graden, en bij elk condensatieproces daalt de temperatuur snel naar de gemiddelde temperatuur. Frequente afwisselende koude en warme cycli veroorzaken sterke thermische vermoeidheidsspanningen op de metalen schaal en de interne isolatiestructuur. Het magnesiumoxide-isolatiepoeder zet herhaaldelijk uit en trekt samen met de temperatuur, wat resulteert in structurele loslating en het ontstaan van gaten; de metalen buiswand veroorzaakt micro-thermische vermoeidheidsscheuren, die geleidelijk uitzetten en corrosie- en lekkagekanalen vormen.
Een hoge vermogensdichtheid en een lage mediumstroom zijn de belangrijkste oorzaken van droge verbranding door verdamping. Een te hoge oppervlaktebelasting van de verwarmingsbuis leidt tot een overmatige warmteontwikkeling per oppervlakte-eenheid, die niet tijdig door het stromende medium kan worden afgevoerd, met als gevolg plaatselijk koken en verdampen. Bij statische verwarming en circulerende verwarmingssystemen met een laag debiet is de gemiddelde updatesnelheid langzaam en kan het medium met hoge temperatuur nabij de buiswand niet worden vervangen, wat resulteert in continu koken en cyclische verdamping en droge verbranding. Verwarmingsapparatuur met thermische olie is gevoeliger voor deze fout vanwege het hoge kookpunt en de hoge viscositeitseigenschappen.
Droge verbranding door verdamping op lange- termijn leidt tot typisch verouderingsfalen van verwarmingsbuizen. Herhaalde stoominslagen veroorzaken voortdurende verkoling van de plaatselijke isolatie, wat resulteert in vaste elektrische lekkage in de puntschil; thermische vermoeiingsscheuren veroorzaken gemiddelde penetratie en interne corrosie; periodieke temperatuurschommelingen verminderen de verwarmingsefficiëntie en veroorzaken een onstabiele mediumtemperatuur. Ten slotte wordt de verwarmingsbuis volledig gesloopt vanwege plaatselijke perforatie en isolatiefalen.
Parameteroptimalisatie en stroomverbetering elimineren verdamping, droge verbranding en verborgen gevaren. Verminder op passende wijze de plaatselijke oppervlaktebelasting van de verwarmingsbuis om oververhitting te voorkomen; verhoog de circulerende stroomsnelheid van het medium om de vervanging van medium op hoge- temperatuur te versnellen; optimaliseer de opstartlogica van de verwarming om geleidelijke verwarming toe te passen en onmiddellijk koken met hoog-vermogen te voorkomen. In combinatie met periodieke temperatuurschommelingenmonitoring door thermokoppels en bescherming tegen te hoge temperaturen, lost het intermitterende droge verbrandingsfouten veroorzaakt door mediumverdamping volledig op en verbetert het de stabiliteit van vloeistofverwarmingsapparatuur.
