Koji je preporučeni razmak između više PTFE grijača u jednom spremniku kako bi se izbjegle toplinske smetnje?

To se može činiti kao učinkovit pristup koncentriranju kapaciteta grijanja, ali kada se dva snažna PTFE uronjena grijača postave preblizu jedan u drugi u spremniku, između komponenti se može razviti-dinamička mrtva zona fluida. Svaki grijač proizvodi uzlazni stupac vruće tekućine. Sudar ovih toplinskih oblaka rezultira jednim nestabilnim uzorkom protoka što znači da tekućina između grijača ne cirkulira pravilno.

Inženjerski izazov razmaka između nekoliko PTFE grijača je toplinska interferencija; problem nije električni kontakt ili grijanje zračenjem. Pravi problem je poremećaj konvektivnog kretanja. Nepravilan razmak utječe na učinkovitost prijenosa topline, povećava temperaturu plašta i uzrokuje lokalizirane vruće točke, čime se smanjuje vijek trajanja grijača.

Kako radi PTFE grijač Prirodna konvekcija
Konvekcija je dominantni način kojim se toplina vertikalnog PTFE uronjenog grijača prenosi na okolnu tekućinu.

Kada omotač zagrijava tekućinu oko:

Njegova gustoća postaje manja

Tekućina se diže

Hladnija tekućina se dovodi odozdo i sa strane

Formira se kontinuirana cirkulacijska struja

Ovaj prirodni konvekcijski uzorak cirkulira toplinu kroz spremnik bez potrebe za mehaničkim miješanjem.

Oblik i snaga oblaka ovisi o nekoliko stvari uključujući:

Snaga grijača

Viskoznost tekućina

Dizajn spremnika

Temperatura tekućine

Postavljanje grijača

Konvekcijski oblak je širi i brži kada je snaga grijača veća, a sporiji i manji kada je tekućina viskozna.

Što ako stavite previše grijača blizu jedan drugome
Problemi počinju kada se susjedni grijači natječu za istu okolnu tekućinu.

Konkurirajuće zone priljeva
Svaki grijač treba hladniju tekućinu koja okružuje njegov donji dio kako bi konvekcija radila učinkovito.

Ako je drugi grijač postavljen preblizu:

Njihova se područja unosa preklapaju

Ograničena opskrba hladnom tekućinom

Brzina protoka između grijača opada.

Slabljenje cirkulacije

Grijačima je potreban prostor za disanje kako bi mogli pravilno funkcionirati.

Razvoj stagnantne vruće točke
Ako je protok konvekcije ograničen, između grijača može nastati zona stagnacije.

Ovo zarobljeno mjesto može doživjeti:

Manje fluidno kretanje

Lokalno viša temperatura

Loš prijenos topline

Hlađenje površine omotača je smanjeno.

Ako se koeficijent prijenosa topline smanji, temperatura PTFE plašta će se povećati čak i pri istoj snazi ​​u grijaču.

Učinak je obično kontra{0}}produktivan:

Niža ukupna učinkovitost grijanja

Veća vjerojatnost lokalnog pregrijavanja

Ubrzano starenje ovojnice

Povećanje stvaranja mulja ili kamenca u procesnim tekućinama

Preporučeni razmak između PTFE grijača
Kako bi se smanjile toplinske smetnje, često se koriste preporuke za minimalni razmak-do-centra.

Minimalno preporučeno razdvajanje
Opći predloženi razmak je:

1,5 do 2 puta toplinska duljina elementa

Na primjer:

Grijana duljina Preporučeni minimalni središnji razmak 500 mm 750 - 1000 mm
1000 mm 1500 – 2000 mm 1500 mm 2250 – 3000 mm
Ovo odvajanje dopušta svakom grijaču da razvije vlastiti konvekcijski oblak bez nepotrebne interakcije.

Zašto je ova udaljenost učinkovita
U ovoj točki odvajanja:

Svaki grijač može sam povući hladniju tekućinu

Izgladnjivanje protoka je smanjeno

Konvekcija je još uvijek simetrična

Površinski prijenos topline ostaje stabilan.

Toplinski oblaci još uvijek mogu međusobno djelovati u području višeg spremnika, ali donji usisni protok je dovoljno izoliran za učinkovit rad.

Razmatranja za duboki spremnik
Dodatne poteškoće s konvekcijom nastaju kod dubokih procesnih spremnika.

Spajanje perjanica u visokim spremnicima
Zagrijana tekućina se diže, oblak se razilazi i prirodno usporava.

U dubokim spremnicima:

Perjanice se šire prema gore

I obližnje perjanice mogu se spojiti na vrhu

Slabiji obrasci protoka gornje razine postaju nestabilni.

Stoga za visoke spremnike, čak i ako se odvajanje-niže razine čini dovoljnim, može biti potreban veći razmak.

Vruće ili viskozne tekućine
Kiseline, otopine za galvaniziranje i koncentrirane kemikalije imaju tendenciju postati viskozne ili stratificirane u radnim uvjetima.

Viša viskoznost sprječava prirodnu cirkulaciju i stoga je točan razmak važniji.

Učinci toplinske interferencije na pouzdanost grijača
Loš razmak ne utječe samo na učinak grijanja.

Visoka temperatura omotača
Učinak hlađenja tekućinom oko površine grijača smanjuje se zbog ograničenog protoka.

Posljedice mogu uključivati:

Povećana temperatura omotača

Pojačano starenje PTFE-a

Unutarnja napetost žice grijača.

Veće šanse za izgaranje

Neravnomjerna raspodjela temperature u spremniku
Formiranje ometajućih oblaka:

Hotspotovi u vašem području

Toplinska stratifikacija

Zone sporog zagrijavanja

Nedosljednost procesa

Takve temperaturne promjene mogu utjecati na kvalitetu proizvoda ili kontrolu reakcije u preciznim kemijskim operacijama.

Ostale opcije za rezanje
Sekundarni sustavi{0}}kontrole protoka ponekad mogu smanjiti smetnje kada je fizički razmak ograničen veličinom spremnika.

Horizontalne poprečne šipke ili pregrade
Vodoravna barijera ili okomiti razdjelnik između obližnjih grijača može djelomično izolirati konvekcijske oblake.

Ovo je od pomoći:

Zaobiđite usisni tok.

Smanjite sudare oblaka

Stabilnost cirkulacije je bolja

Ali mnogo ovisi o učinkovitosti:

Oblik spremnika

Svojstva tekućina

Gustoća snage grijača

Lokacija Bafflea

Zašto je fizičko razdvajanje još uvijek najbolje
Ali dok pregrade mogu poboljšati uvjete lokaliziranog protoka, fizički razmak je najpouzdanija i najpredvidljivija metoda.

Slobodan pristup okolnim tekućinama je optimalan uvjet za prirodnu konvekciju za svaki grijač.

Učinak gustoće vata
Veličina konvekcijskog oblaka također uvelike ovisi o gustoći grijača u vatima.

Grijači visoke-watt-gustoće
Intenzivniji grijači daju:

Brza struja veća

Veća područja cirkulacije

Poboljšana toplinska interakcija

Često su razmaknute jedna od druge.

Grijači niske-watt-gustoće
Konzervativna gustoća vata rezultira:

Slabije konvektivne

Manja širina perjanice

Manja osjetljivost na smetnje

To je dio razloga zašto se PTFE grijači niske-watt-gustoće koriste gotovo isključivo u korozivnim kemijskim spremnicima.

Preporuke za raspored više-spremnika grijača
Za praktičnu konfiguraciju više-grijača treba uzeti u obzir sljedeće:

Dužina grijanja grijača (

Ukupna potrošnja u vatima

Viskoznost tekućine

Dubina spremnika

Metoda agitacije

Prisutna opstrukcija

Procesna temperatura

Simetrično pozicioniranje obično osigurava najstabilniji obrazac cirkulacije u spremniku.

Grijače također treba držati podalje od:

Gazišta spremnika

Usisni otvori

Područja gustog blata

Unutarnji strukturni nosači

Sažetak
Jedna osnovna, ali vrlo ključna značajka konstrukcije spremnika je pravilan razmak između nekoliko PTFE grijača. Ako su grijači preblizu jedan drugome, prirodna konvekcijska struja grijača ometa jedno drugo, što rezultira ustajalim vrućim zonama sa slabom cirkulacijom i niskom učinkovitošću prijenosa topline. Ove toplinske smetnje mogu uzrokovati povećane temperature plašta, povećano trošenje grijača i neravnomjerno zagrijavanje spremnika.

Općenito, razmak-do-centra od oko 1,5 do 2 puta duljine grijane omogućuje svakom grijaču da radi neovisno dok osigurava stabilan protok konvekcije i odgovarajuće hlađenje preko površine omotača. Za dublje spremnike ili viskoznije tekućine daljnje odvajanje može biti bitno kako bi se izbjeglo miješanje oblaka u gornjem dijelu spremnika.

Pregrade i vodilice protoka ponekad mogu pomoći u smanjenju učinaka smetnji, ali fizičko odvajanje još uvijek je najbolji izbor. U dizajnu toplinskog sustava, performanse se obično ne poboljšavaju stiskanjem komponenti zajedno, već dopuštanjem svakoj jedinici malo prostora za disanje.