Kako dimenzionirati PTFE grijač za spremnik s bočnom{0}}postavljenom propelerskom mješalicom?

Propeler-postavljena bočna mješalica stvara snažnu horizontalnu struju tekućine koja teče oko spremnika poput rijeke. Uronjeni grijač od PTFE-a uronjen u ovo strujanje može raspršiti toplinu puno učinkovitije od onog koji radi u mirnom spremniku. Ali grijač mora biti pravilno postavljen u tom cirkulirajućem toku -- u brzom, ulaznom toku neposredno prije nego što propeler povuče tekućinu prema unutra.

U inženjerskim poteškoćama dimenzioniranja sustava mješalica bočnih propelera grijača PTFE, mješalica je više od uređaja za miješanje. Aktivno sudjeluje u mehanizmu hlađenja grijača. Mješalica i grijač pravilno su integrirani kako bi ponudili dramatično poboljšanu toplinsku izvedbu, dok održavaju sigurne temperature PTFE plašta.

Zašto miješanje utječe na dimenzioniranje grijača
PTFE uronjeni grijač prenosi energiju na tekućinu konvekcijom na površini plašta.

U nepomičnom bazenu:

Glavni način prijenosa topline je prirodna konvekcija

Topla tekućina polako je curila iz omotača

Polako ga zamjenjuje hladnija tekućina

Hlađenje površine je još uvijek ograničeno

PTFE grijači moraju raditi pri konzervativnim gustoćama vata pod ovim uvjetima kako bi se spriječilo da omotač prijeđe svoju praktičnu temperaturnu granicu od oko 110 stupnjeva u uronjenom stanju.

Propeler dodan sa strane značajno utječe na ovu toplinsku sliku.

Prisilna konvekcija poboljšava prijenos topline.
Propeler aktivno pomiče tekućinu preko površine grijača i tako proizvodi prisilnu konvekciju.

Veća brzina tekućine
Povećanje brzine tekućine:

Granični slojevi su tanji

Toplina se brže odvodi

Poboljšano površinsko hlađenje

Smanjeni rizik od lokalnog pregrijavanja

Koeficijent prijenosa topline značajno se povećava kada je protok forsiran.

Reynoldsov broj za toplinsku izvedbu
Na koeficijent prijenosa topline za prisilnu konvekciju značajno utječe Reynoldsov broj.

Reynoldsov broj raste sa:

Veće brzine tekućine

Veće karakteristične veličine

Tekućina nižeg viskoziteta

Povećanje brzine miješalice povećava miješanje tekućine koja okružuje grijač, čime se povećava turbulencija i miješanje te poboljšava odvod topline iz PTFE omotača.

Ova poboljšana sposobnost hlađenja dopušta povećano opterećenje grijača bez kršenja ograničenja temperature sigurnog omotača.

Mogućnost povećane gustoće vata
Jedna od glavnih prednosti bočnih-mješalica je mogućnost poboljšanja gustoće grijača.

Povećana tipična gustoća vata
Prisilno miješanje često može omogućiti u usporedbi s uvjetima prirodne konvekcije:

Dopuštena gustoća vata 20% do 50% veća

Točno povećanje ovisi o

Svojstva tekućina

Brzina struje

Geometrija spremnika

Mjesto grijača

Dizajn mješalice

Ovo veće dopušteno opterećenje može smanjiti:

Veličina grijača

Broj potrebnih elemenata

Instalacijski otisak

Električna složenost.

Neka sadašnjost obavi zadatak hlađenja omotača.

Važnost lokacije vašeg grijača
Najvažnije pravilo u sustavu mješalice bočnog propelera za dimenzioniranje PTFE grijača je ispravna lokacija.

Kvaliteta hlađenja je različita u svim dijelovima protoka unutar spremnika.

Najbolji položaj: Ispred ulaza propelera
Gdje je najbolje mjesto za grijač?

Na stijenci spremnika

Nešto više od unosa rekvizita

U području najjačeg dolaznog strujanja

Ovo područje općenito pokriva:

Ravnomjerna brzina tekućine

Ujednačeno hlađenje.

Dosljedno usmjereno kretanje

Maksimalna konvekcijska učinkovitost

Dolazni tok stalno čisti hladniju tekućinu preko grijaće površine prije nego što uđe u lopatice miješalice.

To dovodi do vrlo učinkovitog i predvidljivog hlađenja plašta.

Zona pražnjenja: zašto biste je se trebali držati podalje
Područje pražnjenja propelera može se činiti aktivnim, ali je obično loše mjesto za postavljanje grijača.

Izazovi u struji pražnjenja
Zona pražnjenja obično se sastoji od:

Turbulentni kovitlaci i

Vrtložna recirkulacija

Fluktuacije u brzini

Mehaničke vibracije

Takvi nestabilni uvjeti protoka mogu uzrokovati:

Ne-jednoliko zagrijavanje omotača

Lokalne žarišne točke

Hidrodinamička opterećenja u oscilaciji

Zamor od vibracija

Ponovljeno mehaničko naprezanje na PTFE grijače izravno u struji pražnjenja može dovesti do kraćeg radnog vijeka.

Procjena brzine protoka
Brzina tekućine na mjestu grijača mora se procijeniti kako bi se mogla pravilno dimenzionirati grijač.

Metode za procjenu brzine
Brzina protoka miješalice može se odrediti iz:

Promjer propelera

Brzina vrtnje (rpm)

Korak propelera

Geometrije spremnika

Evaluacija Da budemo precizniji, ona može uključivati:

Računalna dinamika fluida (CFD)

Sonde za mjerenje protoka

Ispitivanje boje

Krivulje učinka proizvođača

Točnije procjene brzine grade povjerenje u izračune dopuštene gustoće vata.

Zahtjevi za mehaničku potporu
Grijač pod prisilnim strujanjem izložen je kontinuiranom hidrodinamičkom opterećenju.

Strukture za jačanje
Potporna konstrukcija mora biti projektirana tako da bude otporna na:

Konstantna sila otpora.

Protokom-inducirane vibracije

Mehanički stres (ciklički)

Moment{0}}opterećenja

Uobičajene akcije podrške uključuju:

Ojačani nosači za pričvršćivanje

Križne{0}}stezaljke

Odstojnici otporni na vibracije

Kruta sidra na strani spremnika

Dugoročne vibracije pod nedovoljnim uvjetima potpore mogu dovesti do:

Pukotine uslijed zamora

Otpuštanje montaže

Električni kvarovi

Oštećenje PTFE plašta

Broj svojstava tekućine
Učinkovitost prisilne konvekcije uvelike ovisi o samoj procesnoj tekućini.

Tekućine niske viskoznosti
Rijetke tekućine kao što su:

Voda.

Kiseline, razrijeđene

Rješenja za oplatu

dobro reagiraju na miješanje i stvaraju značajno konvektivno hlađenje.

Tekućine visoke viskoznosti
Viskoznije otopine rezultiraju:

Niski Re brojevi

Manje neravnina

Deblji toplinski granični slojevi

U određenim sustavima, prednost miješanja može biti smanjena i može biti potreban konzervativniji odabir gustoće vata.

Neka druga razmatranja dizajna
Postoje i neki dodatni aspekti koje treba uzeti u obzir pri dimenzioniranju grijača.

Izbjegavanje područja kavitacije
Grijač se ne smije postavljati u područja kavitacije niskog tlaka koja stvara propeler.

Održavanje dubine uranjanja
• Održavajte odgovarajuću pokrivenost tekućinom tijekom miješanja i podešavanja razine procesa.

Položaj senzora temperature
Kontrolne termoparove treba postaviti u reprezentativna područja miješanog protoka i ne smiju biti u izravnom kontaktu s grijačem.

Praktične prednosti sustava miješajućih grijača
Učinkovitost cijelog toplinskog sustava može se znatno poboljšati pravilnom integracijom bočne-mješalice.

Pogodnosti uključuju:

Brže vrijeme zagrijavanja

ravnomjerna temperatura u spremniku

Manji otisak grijača

Bolja energetska učinkovitost

Niža temperatura omotača

Dulji vijek trajanja grijača

Posljedično, kontrolirano miješanje s učinkovitim zagrijavanjem često osigurava stabilniju procesnu okolinu u agregatu.

Sažetak
Propeler-postavljena mješalica sa strane može pružiti značajnu toplinsku korist u PTFE sustavima uronjenog grijača uvelike poboljšavajući prisilnu konvekciju oko plašta grijača. Veća brzina tekućine povećava koeficijent prijenosa topline i omogućuje daleko veću gustoću vata nego što bi to bilo sigurno u spremniku s prirodnom konvekcijom.

Tajna uspjeha je dobar plasman. Postavljanje grijača uzvodno od ulaza mješalice znači da plašt leži u snažnom, dosljednom dolaznom toku, koji nudi učinkovito, ravnomjerno hlađenje. Nasuprot tome, položaj u turbulentnom toku pražnjenja može uzrokovati probleme vibracija, nestabilnog hlađenja i mehaničkog zamora.

Omogućujući točnu procjenu protoka, robusnu mehaničku potporu i pažljivu integraciju između miješalice i grijača, sustav može funkcionirati na kompaktniji i učinkovitiji način, dok još uvijek održava sigurne PTFE radne temperature.

Grijač i mješalica ne bi trebali biti komponente koje se natječu za prostor u dobrom dizajnu procesnog spremnika. Najbolji toplinski sustavi su oni u kojima su miješanje i grijanje zamišljeni kao jedna suradnička jedinica.