Strategia di prevenzione e combustione a secco intermittente indotta dalla vaporizzazione del vapore per riscaldatori di liquidi
La maggior parte dei guasti di combustione a secco dei tubi di riscaldamento dei liquidi non sono causati dalla carenza d'acqua o dal calo del livello del liquido, ma dalla vaporizzazione media locale del vapore, che forma guasti intermittenti nascosti di combustione a secco. Quando la temperatura locale della superficie del tubo riscaldante supera il punto di ebollizione del mezzo, il mezzo liquido vaporizza rapidamente per formare uno strato di isolamento del vapore tra la parete del tubo e il liquido. Lo strato di vapore ha una conduttività termica estremamente bassa, che blocca la dissipazione del calore e forma uno stato di combustione a secco istantaneo. Dopo che il vapore si condensa e collassa, il liquido entra nuovamente in contatto con la parete del tubo per ripristinare il normale riscaldamento. Questa combustione a secco di vaporizzazione ciclica si ripete durante il processo operativo, causando danni da impatto freddo e caldo alternati al tubo di riscaldamento. Il monitoraggio della temperatura ad alta frequenza tramite termocoppia può catturare le caratteristiche di fluttuazione periodica della temperatura della combustione a secco per vaporizzazione e realizzare una prevenzione degli allarmi tempestivi.
Il principio di formazione della combustione a secco con vaporizzazione del vapore è diverso dalla tradizionale combustione a secco con carenza d'acqua. La combustione a secco tradizionale prevede la completa separazione del corpo del tubo dal mezzo, mentre la combustione a secco con vaporizzazione ha ancora un mezzo liquido nell'apparecchiatura e il livello del liquido del sistema è normale. Il problema principale è l'eccessiva temperatura superficiale locale del tubo riscaldante, che supera il limite di ebollizione del mezzo, con conseguente vaporizzazione istantanea e isolamento del vapore. Questo tipo di combustione a secco è dovuta alla mancata corrispondenza dei parametri delle condizioni di lavoro piuttosto che a un guasto meccanico dell'apparecchiatura, quindi è difficile da eliminare attraverso la protezione convenzionale dell'interblocco del livello del liquido.
La combustione a secco tramite vaporizzazione produce danni da shock termico alternato ai materiali dei tubi riscaldanti. Ogni processo di vaporizzazione fa aumentare bruscamente la temperatura della parete del tubo da 600 a 800 gradi e ogni processo di condensazione fa scendere rapidamente la temperatura alla temperatura media. La frequente alternanza di cicli freddi e caldi produce forti sollecitazioni di fatica termica sul guscio metallico e sulla struttura isolante interna. La polvere isolante di ossido di magnesio si espande e si contrae ripetutamente con la temperatura, provocando un allentamento strutturale e la generazione di spazi vuoti; la parete metallica del tubo produce microfessure da fatica termica, che si espandono gradualmente fino a formare canali di corrosione e perdite.
L'elevata densità di potenza e il flusso medio basso sono i principali incentivi alla combustione a secco per vaporizzazione. Un carico superficiale eccessivamente elevato del tubo riscaldante porta ad un'eccessiva generazione di calore per unità di superficie, che non può essere dissipato in tempo dal mezzo fluente, con conseguente ebollizione locale e vaporizzazione. Nei sistemi di riscaldamento statico e di riscaldamento a circolazione a basso-flusso, la velocità di aggiornamento del mezzo è lenta e il mezzo ad alta-temperatura vicino alla parete del tubo non può essere sostituito, con conseguente ebollizione continua e combustione a secco con vaporizzazione ciclica. Le apparecchiature di riscaldamento dell'olio diatermico sono più soggette a questo guasto a causa del loro elevato punto di ebollizione e delle caratteristiche di elevata viscosità.
La vaporizzazione a lungo termine-la combustione a secco porta al tipico invecchiamento dei tubi riscaldanti. L'impatto ripetuto del vapore provoca la carbonizzazione continua dell'isolamento locale, con conseguente perdita elettrica del guscio-nel punto fisso; le cricche da fatica termica causano penetrazione media e corrosione interna; la fluttuazione periodica della temperatura riduce l'efficienza del riscaldamento e provoca una temperatura media instabile. Infine, il tubo riscaldante viene completamente rottamato a causa della perforazione locale e del guasto dell'isolamento.
L'ottimizzazione dei parametri e il miglioramento del flusso eliminano i pericoli nascosti della combustione a secco della vaporizzazione. Ridurre opportunamente il carico superficiale locale del tubo riscaldante per evitare il surriscaldamento dell'ebollizione; aumentare la velocità del flusso del mezzo circolante per accelerare la-sostituzione del mezzo ad alta temperatura; ottimizzare la logica di avvio del riscaldamento per adottare un riscaldamento a potenza graduale ed evitare l'ebollizione istantanea ad alta-potenza. Cooperato con il monitoraggio periodico della fluttuazione della temperatura della termocoppia e la protezione da sovratemperatura-, risolve completamente i guasti intermittenti di combustione a secco causati dalla vaporizzazione media e migliora la stabilità delle apparecchiature di riscaldamento dei liquidi.
