Kako odabrati ispravnu duljinu PFA grijača za spremnik s plutajućom razinom tekućine kako bi se izbjeglo pregrijavanje zone pare?

PFA grijači podvrgnuti su različitim dubinama uranjanja u spremnike s plutajućim razinama tekućine (šaržna obrada, povremeno punjenje, isparavanje/koncentracija). Značajna količina grijača radi u zoni pare ako je predugo za minimalnu razinu tekućine, što može dovesti do pregrijavanja, propadanja PFA i ranog kvara. L_grijač Manje ili jednako L_min_immersion × (1 + f), gdje je f dopušteni udio grijača u pari (obično 15–25%), treba zadovoljiti odgovarajuća duljina grijača L_grijač. Idealna duljina grijača za spremnik s minimalnom razinom tekućine od 1,0 m i maksimalnom od 3,0 m je 1,2–1,3 m (20–30% iznad minimalne razine). Brzi kvar će rezultirati s duljim grijačima (2,0 m) koji imaju 1,0 m izloženosti na minimalnoj razini. Koristite grijač s ne-ujednačenom gustoćom vata (niža snaga na vrhu) ili nekoliko grijača raspoređenih po razini (niska, srednja, visoka) za rukovanje različitim razinama. Cilj je spriječiti PFA temperature iznad 180 stupnjeva održavanjem gustoće vata u zoni pare ispod 0,5–1,0 W/cm².

Temperatura i gustoća snage u zoni pare
P_vapor=P_ukupno × (L_vapor / L_ukupno) je snaga u zoni pare s jednolikim grijačem (konstantna gustoća u vatima po cijeloj dužini). q_para=P_para / A_para=(P_ukupno / L_ukupno) × L_para / (π × D × L_para)=P_ukupno / (π × D × L_ukupno)=konstanta je toplinski tok zone pare! Stoga, bez obzira na količinu izloženosti, gustoća vata u zoni pare potpuno je ista kao u zoni tekućine. To je problem. Izloženi dio grijača namijenjen za 3 W/cm² u tekućini doživljava 3 W/cm². Površinska temperatura pri 3 W/cm² u pari (h=10–50 W/m²·K u odnosu na . 1,000 u tekućini) bila bi 600–3000 stupnjeva (nemoguće). Otporna žica se zagrijava, PFA se topi ili se aktivira toplinski prekid kada se grijač zapravo sam-regulira. Samo vrlo nizak toplinski tok u zoni pare-<0.5–1.0 W/cm²-is safe.

Kriterij odabira: Toplinski tok u zoni pare trebao bi biti manji ili jednak 1,0 W/cm². Dopušteni izloženi udio L_vapor/L_total za grijač s ukupnom gustoćom u vatima q_total jednak je q_max_vapor/q_total. L_vapor/L_ukupno=1.0/3.0=0.33 (33% dopuštene izloženosti) za q_ukupno=3 W/cm². Prema tome, L_heater Manje ili jednako 1,0 / (1 – 0,33)=1.5 m ako je minimalna razina tekućine 1,0 m. Kako biste bili sigurni, u praksi koristite 20–25% izloženosti.

Tablica za odabir duljine grijača
Maksimalno dopušteni udio pare q_total (W/cm²) Minimalna razina tekućine (m) Maksimalna razina tekućine (m) Maksimalna duljina grijača (m) Predložena duljina grijača (m) Konfiguracija
0.8 2.5 3.0 0.25 1.07 1.0 Kratki grijač unutar minimalne razine 1.0 3.0 3.0 0.25 1.33 1.2 Prihvatljivo 1.2 3.5 3.0 0.25 1.60 1.5 Dobro 1.5 4.0 3.0 0.25 2.00 1.8 Marginalno; koristiti stupnjevite grijače
1.0 3.0 4.0 0.20 1.25 1.1 Za veću gustoću vata potrebni su kraći grijači
1.0 3.0 2.0 0.35 1.54 1.4 Mogući su dulji grijači s nižom gustoćom u vatima.
Bilo koji Bilo koji Bilo koji 0,15 (konzervativno) L_min / (1 – 0,15)=L_min/0.85 0.85× L_min Konzervativni dizajn
Grijači sa stupnjevima za različite razine
Jedan grijač ne može opsluživati ​​obje krajnosti bez pregrijavanja na niskoj razini ako je minimalna razina 1,0 m, a maksimalna 4,0 m (4× varijanca). Iskoristite grijače na tri razine:

Grijač A je kratak (1,2 m), nisko -montiran i stalno u upotrebi (min. razina ga pokriva).

Grijač B: srednji (2,5 m), uključuje se kada je razina veća od 1,5 m

Grijač C je dugačak (4,0 m) i uključuje se kada je razina veća od 2,5 m.

Na temelju senzora razine, upravljački sustav aktivira grijače. Samo grijač A, koji je potpuno potopljen, radi na minimalnoj razini (1,0 m). A+B funkcija na srednjoj razini. Sva tri rade na maksimalnoj razini. Pri punoj gustoći vata niti jedan grijač nikada ne doživljava zonu pare.

Alternativa je grijač ne-ujednačene gustoće vata, koji ima nisku snagu na vrhu i veliku snagu na dnu. Dizajnirajte gornjih 0,5 m za 0,5 W/cm² (izloženo na niskoj razini) i donjih 1,5 m za 3,5 W/cm² za grijač od 2,0 m. Za to je potrebno prilagođeno namatanje (vidi članak #25). 20–30% skuplje.

Primjer na terenu
Tijekom šaržnih ciklusa, razina tekućine u kemijskom isparivaču varirala je između 0,8 i 2,5 metara. Izvorni grijač napravljen je za maksimalnu razinu i izmjeren je 2,4 metra u dužinu. 1.6 metara grijača bili su izloženi pari na minimalnom pragu (0,8 metara). Nakon tri mjeseca, PFA je posmeđio i napukao zbog izloženog područja koje je radilo na 3 W/cm² u zraku. Grijač od 1,1 m (potpuno ukopan čak i na minimalnoj razini) instaliran je na svoje mjesto pored postrojenja. Proizvodnja se smanjila iako je veličina serije smanjena kako bi se zadržala minimalna razina iznad grijača. Nakon toga, postrojenje je postavilo stupanjski sustav s grijačem od 2,0 m koji se uključuje samo kada je razina veća od 1,5 m i grijačem od 1,2 m koji je bio stalno uključen. Grijač od 1,2 m nikada ne vidi paru. Na niskoj razini, grijač od 2,0 m nikada nije uključen. Proizvodni kapacitet je obnovljen, a oba grijača trajala su više od tri godine.

Zaključno, za 25% dopuštene pare, L_grijač Manje ili jednako L_min / 0,75
U spremnicima s plutajućim razinama tekućine odaberite duljinu grijača L_grijač tako da je L_grijač manji od ili jednak L_min_immersion / (1 – f), gdje je f dopušteni udio pare (obično 0,20–0,25), kako biste spriječili pregrijavanje zone pare. L_grijač Manje ili jednako 1,0 / 0.75=1.33 m za L_min=1.0 m. Koristite grijač ne-ujednačene gustoće vata ili stupnjevite grijače, koji su brojni grijači koje pokreću senzori razine, ako je potrebna duljina duža. Duži vijek trajanja grijača i manje zastoja plaćaju troškove postavljanja. Proći će mjeseci prije nego što grijač pune gustoće vata koji je izložen pari ne uspije. Koristite malo ili nimalo struje za zaštitu zone pare. Jedan dugi grijač na nekoliko razina ne radi; uprizorenje radi. Umjesto da težite najvišoj razini, dizajnirajte za najnižu. Kada je spremnik nizak, grijač mora izdržati. U tom trenutku ne uspijeva. Upotrijebite stalak ili kratku duljinu kako biste je zaštitili. Vaša serija će vam biti zahvalna.