Mechanizmus okamžitého vyhorenia rúrok na ohrev kvapaliny v podmienkach suchého popálenia
Mnoho priemyselných používateľov sa stretáva s náhlym vyhorením ohrievača: rúrky na ohrev kvapaliny, ktoré fungujú stabilne v podmienkach ponorenia, úplne zlyhajú v priebehu niekoľkých minút po náhodnom poklese hladiny kvapaliny a popálení nasucho. Toto náhle zlyhanie nie je spôsobené problémami s kvalitou produktu, ale vnútorným nesúladom konštrukcie medzi vysoko{1}}zaťaženými kvapalinovými trubicami a podmienkami rozptylu tepla vzduchu. Pochopenie vnútorného mechanizmu vyhorenia môže účinne predísť prevádzkovým chybám z nedbanlivosti a termočlánkový alarm v reálnom čase-teploty je najefektívnejším prostriedkom včasného varovania pri takomto náhlom-zlyhaní nadmernej teploty.
Rúrky na ohrev kvapaliny využívajú dizajn s vysokým povrchovým zaťažením 8–12 W/cm² na základe účinného odvádzania tepla kvapaliny. V normálnom stave ponorenia kvapalné médium nepretržite odoberá teplo, čím udržuje teplotu steny rúrky v bezpečnom rozsahu mierne vyššiu ako je teplota kvapaliny. Vnútorný vykurovací drôt a izolačná vrstva z oxidu horečnatého pracujú v prostredí s konštantnou a miernou teplotou so stabilným výkonom a dlhou životnosťou. Celý vykurovací systém udržuje efektívny a bezpečný prevádzkový stav.
Akonáhle hladina kvapaliny klesne a spôsobí čiastočné alebo celkové suché popálenie, systém odvádzania tepla sa okamžite zrúti. Účinnosť odvádzania tepla vzduchu je menšia ako jedna-desatina účinnosti odvádzania tepla kvapaliny, čo sa nemôže rovnať vysokému tepelnému výkonu 8–12 W/cm². Veľké množstvo tepla generovaného vyhrievacím drôtom sa hromadí na stene rúrky a nemôže byť rozptýlené smerom von, čo vedie k exponenciálnemu zvýšeniu teploty telesa rúrky. Aktuálne detekčné údaje ukazujú, že teplota steny rúrky nezhodných kvapalných suchých horiacich rúrok sa môže rýchlo zlomiť o 800 stupňov za 3 až 5 minút.
Ultra{0}}vysoká teplota spôsobuje vrstvené nezvratné poškodenie vnútorných štruktúr. Vysoký-odporový vykurovací drôt vo vnútri trubice sa pri ultra-vysokej teplote presahujúcej limit materiálovej tolerancie spojí a zlomí. Izolačná výplň z oxidu horečnatého, ktorá zaisťuje elektrickú bezpečnosť, pri vysokej teplote karbonizuje a stráca izolačný výkon. Stena rúrky z nehrdzavejúcej ocele prechádza vysokoteplotným zmäkčovaním a oxidačným odlupovaním, pričom vznikajú drobné praskliny a prenikajú diery. Po zlyhaní vnútornej izolácie bude mať vykurovacia trubica elektrický únik a skrat, čím úplne stratí svoju pracovnú kapacitu.
Toto zlyhanie suchého horenia kvapalinových trubíc nemá proces postupného starnutia a patrí k náhlemu katastrofickému zlyhaniu. V počiatočnom štádiu suchého spaľovania nie je zjavný žiadny pred{1}}znak chyby a vypnutie zariadenia a zošrotovanie komponentov bude dokončené v krátkom čase. Mnohé výrobné nehody a straty pri údržbe zariadení sú spôsobené dočasným zanedbaním monitorovania hladiny kvapaliny a nechráneným suchým spálením rúrok na ohrev kvapaliny.
Inštaláciou vysoko citlivých termočlánkových teplotných senzorov na zariadenia na ohrev kvapalín možno v reálnom čase{1}}monitorovať teplotu steny trubice. Akonáhle sa zistí abnormálny nárast teploty spôsobený poklesom hladiny kvapaliny a suchým popálením, systém automaticky vypne napájanie a vydá alarm, aby sa zabránilo úplnému vyhoreniu. Profesionálne schémy ochrany proti-suchému{5}}popáleniu a výber špeciálneho ohrievača podľa pracovných podmienok môžu zásadne eliminovať riziká náhleho zlyhania systémov na ohrev kvapaliny.
