Apabila tangki plastik (polipropilena, polietilena, atau FRP) tertakluk kepada beban angin luaran, dinding tangki membelok ke dalam. Jika pemanas PFA dipasang terlalu dekat dengan dinding, dinding pesong boleh menghubungi pemanas, menyebabkan lelasan, terlalu panas setempat atau pintasan elektrik. Jarak selamat D_safe=D_deflection + D_thermal + D_tolerance, di mana D_deflection ialah pesongan ke dalam maksimum dinding tangki di bawah beban angin reka bentuk, D_thermal ialah pengembangan haba pemanas (jika ada), dan D_tolerance ialah margin keselamatan (10–20 mm). Untuk tangki plastik silinder menegak berdiameter 2 m biasa (ketebalan dinding 10 mm) di bawah angin 150 km/j, pesongan ke dalam maksimum ialah 15–30 mm. Jarak selamat ialah 40–60 mm. Untuk tangki yang lebih besar atau kelajuan angin yang lebih tinggi, tingkatkan sewajarnya. Pengilang pemanas harus menentukan jarak kebuntuan minimum; jika tidak, gunakan 50 mm sebagai lalai konservatif.
Pengiraan Pesongan Beban Angin
Untuk tangki silinder, pesongan ke dalam di bawah beban angin ialah Δ=(P_angin × R²) / (E × t), di mana P_angin ialah tekanan angin (Pa), R ialah jejari tangki (m), E ialah modulus elastik bahan tangki (Pa), dan t ialah ketebalan dinding (m). Untuk tangki polipropilena (E=1,000 MPa=1e9 Pa), R=1.0 m, t=0.01 m. Tekanan angin pada 150 km/j (42 m/s)=0.5 × ρ_air × v²=0.5 × 1.2 × 42²=0.6 × 1,764=1,058 Pa (≈ 1.1 kPa). Kemudian Δ=(1,058 × 1²) / (1e9 × 0.01)=1,058 / 10,000,000=0.0001 m=0.1 mm – boleh diabaikan. Anggaran awal 15–30 mm adalah untuk tangki FRP? Biar saya mengira semula untuk FRP: E_FRP=10 GPa (10e9 Pa), t=5 mm=0.005 m. Δ=(1,058 × 1²) / (10e9 × 0.005)=1,058 / 50,000,000=2.1e-5 m=0.02 mm – masih boleh diabaikan. Jadi pesongan angin tangki plastik adalah sangat kecil. Pesongan utama datang dari tekanan hidrostatik apabila tangki penuh, bukan angin. Untuk tangki penuh, dinding membonjol ke luar, bukan ke dalam. Untuk angin, bahagian sedutan (leeward) boleh membonjol ke dalam, tetapi perbezaan tekanan adalah kecil. Jarak selamat sebenarnya dikawal oleh toleransi pembuatan (keluaran tangki-kebulatan) dan pengembangan terma.
Pengiraan Semakan: Toleransi Pembuatan
Tangki plastik jarang bulat sempurna. Daripada-daripada-kebulatan (bujur) boleh menjadi 0.5–1% daripada diameter. Untuk tangki berdiameter 2 m, bujur=10–20 mm. Pemanas mesti membersihkan bonjolan ke dalam. Selain itu, dinding tangki mungkin berubah bentuk di bawah tekanan hidrostatik (keluar), tetapi itu meningkatkan kelegaan. Kes kritikal adalah vakum (jika tangki pernah dikosongkan dan dimeteraikan). Di bawah vakum, tangki boleh runtuh ke dalam dengan ketara (50–100 mm). Tetapi itu adalah kecacatan reka bentuk, bukan angin.
Garis Panduan Jarak Selamat
| Diameter tangki (m) | bahan | Ketebalan Dinding (mm) | Pesongan Ke Dalam Maks (mm) | Jarak Selamat yang Disyorkan (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | PP | 5 | 5 (bujur bujur) | 20 |
| 1 | FRP | 3 | 3 | 15 |
| 2 | PP | 8 | 10 | 30 |
| 2 | FRP | 5 | 8 | 25 |
| 3 | PP | 12 | 15 | 40 |
| 3 | FRP | 8 | 12 | 35 |
| 4 | PP | 15 | 20 | 50 |
| 4 | FRP | 10 | 15 | 40 |
| 5 | PP | 20 | 25 | 60 |
Faktor Tambahan
| Faktor | Sumbangan pesongan (mm) | Nota |
|---|---|---|
| Ovaliti tangki (pembuatan) | 5–25 | Faktor utama |
| Pengembangan terma tangki (plastik, ΔT=30 darjah ) | 0 (jejari) | Boleh diabaikan |
| Sedutan angin (150 km/j) | <1 | Boleh diabaikan |
| Tekanan hidrostatik (tangki penuh) | Luar (meningkatkan kelegaan) | Bukan kebimbangan |
| Vakum (pembezaan 0.5 bar) | 20–100 | Berbahaya; tambah pemutus vakum |
| Pengembangan haba pemanas (jejari) | 1–2 | Diabaikan (CTE 110 ppm/ darjah ) |
Contoh Medan
Tangki polipropilena berdiameter 3 m mempunyai pemanas PFA yang dipasang 25 mm dari dinding. Tangki itu tidak bulat sempurna; bonjolan ke dalam 15 mm wujud. Pemanas menyentuh dinding, menyebabkan sarung PFA melecet. Selepas 6 bulan, PFA haus, dan teras logam terpintas ke tangki (kesalahan tanah). Kilang itu mengalihkan pemanas ke 60 mm dari dinding. Tiada hubungan lanjut berlaku. Loji itu juga mengukur kebulatan-tanki{12}}dan menetapkan kebuntuan minimum 40 mm untuk pemasangan akan datang.
Syor Praktikal untuk Pereka
Ukur tangki: Sebelum memasang, ukur diameter dalam tangki pada berbilang titik (atas, tengah, bawah, 90 darjah dipisahkan). Kira bonjolan ke dalam maksimum (jejari maks – jejari min). Tambahkan 20 mm pada nilai itu.
Gunakan kebuntuan: Lekapkan pemanas pada kebuntuan (blok plastik) yang menahannya pada jarak tetap dari dinding, walaupun tangki melencong.
Pertimbangkan vakum: Jika tangki boleh dipindahkan, pasangkan pemutus vakum atau tingkatkan kebuntuan kepada 100 mm.
Periksa setiap tahun: Periksa tanda-tanda menggosok (habuk PFA putih, calar). Jika dijumpai, tambah jarak.
Kesimpulan: Jarak Selamat=30–60 mm untuk Tangki Plastik Biasa (diameter 2–4 m)
Untuk tangki plastik tertakluk kepada pemuatan angin luaran, jarak selamat antara pemanas PFA dan dinding tangki dikawal oleh toleransi pembuatan (ovality), bukan pesongan angin. Untuk tangki berdiameter 2–4 m, jarak selamat 30–60 mm adalah memadai. Pemuatan angin itu sendiri menyebabkan<1 mm deflection. Measure the tank's out-of-roundness and add 20 mm. For vacuum service, add 100 mm or install a vacuum breaker. The heater should never touch the wall. Contact causes abrasion, then shorting, then failure. Keep a safe distance. Measure, standoff, inspect. Your heater will stay safe. The wind is not the enemy; the out-of-round tank is. Check roundness, mount accordingly. Your heater will thank you.
