Kako izračunati zahtevano število PTFE grelnikov za veliko pravokotno posodo s prevleko?

Pogosto je velik rezervoar za prevleko opremljen z enim ogromnim potopnim grelnikom iz PTFE, kar povzroči neenakomerno toplotno okolje. Element močno segreje rezervoar, kar ustvarja zaprto vročo cono, pri čemer so oddaljeni koti rezervoarja hladnejši in slabo krožijo. Posledica tega je neenakomerna kakovost prevleke, neenakomerna kemična aktivnost in počasno termično obnavljanje. Veliko boljša strategija je razdelitev celotne ogrevalne obremenitve na več manjših PTFE grelnikov, ki so strateško nameščeni po celotnem rezervoarju, da se ustvari toplotni "prostorski zvok", ki ovije celotno procesno prostornino s stabilno, enakomerno toploto.

Toplota se mora širiti kot topla plima, ki prihaja iz vseh smeri. Želite vzorce širokega kroženja, ne enega agresivnega termičnega stebra.

Zakaj je velike pravokotne rezervoarje težko enakomerno segreti
Arhitektura velikih rezervoarjev za oplaščenje naravno zagotavlja odpornost na enakomerno porazdelitev temperature.

Obstaja nekaj razlogov, zakaj je to izziv:

Gibanje tekočine-na velike razdalje

Vogali s slabo cirkulacijo

Vpliv stratifikacije

Izguba toplote skozi velike izpostavljene površine

Ovire na policah in delovnih predmetih

Neenakomerno vznemirjeni procesi

Ko je toplota koncentrirana na enem mestu, toplotni oblak, ki ga ustvari grelnik, morda ne bo v celoti dosegel oddaljenih koncev rezervoarja.

Rezultat tega je:

Hladni koti

Lokalno kopičenje toplote-

Kemija nehomogenih raztopin

Ne-enakomerno nanašanje prevleke

Slabo segrevanje-

Torej težava pri načrtovanju presega preprosto seštevanje celotnih vatov. Dejanska lokacija in število grelnikov sta enako pomembna.

Izračun skupne potrebe po ogrevanju
Za izračun števila PTFE grelnikov, potrebnih za sisteme velikih pravokotnih rezervoarjev, je treba najprej izračunati celotno povpraševanje po toploti.

To je na splošno sestavljeno iz dveh glavnih delov:

Naložite za segrevanje-
Energija, potrebna za segrevanje procesne raztopine od začetne temperature do delovne temperature v dovoljenem časovnem razponu.

Glavne spremenljivke so:

Kapaciteta rezervoarja

Gostota raztopine:

Specifična toplotna kapaciteta

Potrebno povišanje temperature

Čas, potreben za ogrevanje

Obremenitev vzdrževanja
Energija, ki je potrebna za vzdrževanje rezervoarja pri delovni temperaturi, potem ko je dosežen-stacionarno stanje.

Izgube vzdrževanja lahko nastanejo zaradi:

stene rezervoarja.

Izguba površinske vode

Prezračevalni sistem

Proces delovnih obremenitev

Toplotne izgube v okolico

Ko je znana skupna potrebna moč, je mogoče obremenitev ogrevanja pametno porazdeliti med več grelnikov.

Zakaj so manjši grelci bolj učinkoviti
Več manjših potopnih grelnikov iz PTFE zagotavlja pomembne toplotne prednosti v primerjavi z enim samim velikim grelnikom.

Izboljšana porazdelitev temperature
Vsak grelec proizvaja svoj naraščajoči toplotni oblak.

Če so pravilno razporejeni, se ti oblaki prekrivajo in medsebojno delujejo, da proizvedejo:

Bolj enakomerno razširjena

Mešanje izboljša toploto

Zmanjšana stratifikacija.

Odstranitev hladne cone

Po celotnem rezervoarju je namesto velikega vročega središča širok zmeren vzorec toplotnega kroženja.

Lokalno zmanjšanje pregrevanja
Veliki enojni grelniki pogosto proizvajajo visoke lokalne temperature raztopine okoli površine elementa.

Manjši grelniki bolj enakomerno razpršijo dovedeno toploto, kar zmanjša lokalno toplotno obremenitev na:

Procesne kemikalije

Obloge za rezervoarje

Obdelovanci

Dodatna kemija

Operativna varnostna kopija
Več grelnikov prav tako izboljša zanesljivost sistema.

Če je en grelec izklopljen:

Drugi preostali grelniki delujejo

Delovanje pri znižani temperaturi se lahko nadaljuje za kratek čas

Izogibanje izklopu v sili

Preprostejše načrtovanje nadomestnega urnika

Ta redundanca je uporabna zlasti v primeru neprekinjenega proizvodnega okolja.

Izračun števila grelnikov
Koliko grelnikov bo potrebnih, je odvisno predvsem od velikosti rezervoarja in kroženja vsebine.

Pravilo razmika med palci
Kot grobo pravilo lahko postavite en grelec približno vsakih:

1,5-2,5 m vzdolž dolgih sten rezervoarja

Natančen razmik bo odvisen od spremenljivk, kot so:

Višina rezervoarja

Viskoznost raztopine

Stopnja vznemirjenosti

Grelec z gostoto vatov

Procesne temperature

Oblika rezervoarja

Daljši rezervoarji zahtevajo več razpršenih ogrevalnih točk, da se čim bolj zmanjšajo mrtva območja.

Razumevanje interakcije toplotnih oblakov
Vsak PTFE grelec proizvaja naravno konvekcijo, v kateri segreta tekočina teče navzgor s površine plašča.

Učinek vatne gostote
Obnašanje toplotnega oblaka je zelo občutljivo na vatno gostoto grelnika.

Gostota vatov se povečuje:

Hitrejši tok navzgor

Močnejša lokalizirana konvekcija

Močnejši oblaki toplote

Nižja gostota vatov povzroči:

Mehkejši tok.

Enakomernejša porazdelitev toplote

Manj lokalizirane turbulence

Ideja ni v nasilnem mešanju, temveč v gladkem prekrivanju vzorcev kroženja po prostornini rezervoarja.

Predlagani vzorci lokacije grelnika
Geometrija postavitve grelnika ima velik vpliv na toplotno učinkovitost.

Ne nameščajte ene stene
Pogosto povzroči namestitev vseh grelnikov na eno stran rezervoarja:

Hladne cone na nasprotnih stenah

Slabo kroženje navzkrižnega rezervoarja

Ne-enotna temperatura procesa

Tudi če je skupna moč zadostna, je oddaljena stran rezervoarja lahko toplotno mrtva.

Uporabite Anti{0}}Wall Distribution
Boljši način je, da grelnike postavite zamaknjeno na nasprotne dolge stene.

Takšna postavitev spodbuja:

Prečni tok-gibanja

Medsebojno delovanje konvekcijskih tokov

Enakomerna porazdelitev toplote

Upočasnitev v regijah, ki zaostajajo

Vzorec kroženja, ki nastane, enakomerneje porazdeli toploto po celotnem rezervoarju.

Pogled na geometrijo rezervoarja in postavitev procesa
Ustrezno konfiguracijo grelnika je treba upoštevati tudi pri fizični realnosti postopka galvanizacije.

Zamašitev stojala in obdelovanca
Naravno kroženje lahko motijo ​​veliki regali za dele ali gosto obremenjena proizvodna oprema.

Če je le mogoče, se je treba izogibati namestitvi grelnikov na blokiranih območjih.

Učinki črpanja in mešanja
Mehansko mešanje in recirkulacija raztopine pomembno vplivata na vzorce toplotnega toka.

V rezervoarjih z močnim mešanjem je morda primeren večji razmik grelnikov, saj prisilno mešanje pomaga pri izenačevanju temperature.

Kotna geometrija
Zavoji rezervoarjev naravno ustvarjajo območja z nizkim pretokom.

Več pozornosti je treba nameniti mehanizmom, s katerimi kroženje toplote pride tja.

Zakaj je dovoljenje za namestitev pomembno
Ustrezna razdalja je več kot vprašanje toplote.

Ohraniti je treba tudi ustrezen odmik za:

Montaža grelnika

Čiščenje med servisom

Dostop za čiščenje

Odstranjevanje blata

Pregledi rezervoarjev

Namestitev grelnikov preblizu skupaj lahko oteži servisiranje in dolgoročno zmanjša možnost vzdrževanja.

PTFE grelniki morajo biti dostopni brez obsežnega razstavljanja opreme v okolici.

Tipičen primer oblikovanja
Razmislite o ogromnem pravokotnem rezervoarju za oplaščenje, ki mora biti:

Skupna potreba po ogrevanju 36kW

Dolžina rezervoarja: 8 metrov

Širina rezervoarja: 2 metra

Namesto enega grelnika 36 kw bi lahko obremenitev razdelili na:

6 × 6 kW Grelniki PTFE

Grelniki se lahko nato porazdelijo vzdolž nasprotnih sten rezervoarja v intervalih približno 1,5 metra.

To bi dalo ureditev:

Toplotni oblaki porazdeljeni

Boljša pokritost cirkulacije

Nižji toplotni gradient

odvečnost, povečana

Skupna moč je enaka, vendar običajno dobite boljši rezultat kot samo en vir centralnega ogrevanja.

Izogibajte se pogostim napakam pri načrtovanju
Obstaja več pogostih napak, ki poslabšajo učinkovitost ogrevanja v velikih posodah za oplaščenje.

Enojni, preveliki grelci
Toplota je koncentrirana, kar povzroča slabo homogenost in previsoke lokalne temperature.

Nepravilna postavitev stene
Enostranske-postavitve pustijo velike mrtve cone čez rezervoar.

Dostop za vzdrževanje prezrt
Grelniki, nameščeni preblizu skupaj, morda ne bodo varno servisirani.

Prevelika gostota moči
Visoka obremenitev plašča lahko poškoduje kemijo in skrajša življenjsko dobo grelnika.

Skrbna porazdelitev grelnikov naenkrat odpravi veliko teh težav.

Povzetek
Učinkovito ogrevanje velikega pravokotnega rezervoarja za oplaščenje je več kot le vstavitev največjega potopnega grelnika, kar jih lahko najdete. Celotna toplotna obremenitev je razdeljena med več manjših PTFE grelnikov, ki so razporejeni tako, da zagotavljajo pravo toplotno enakomernost, kar ima za posledico široko prekrivajoče se vzorce kroženja po procesni prostornini.

Pri večji konstrukcijski težavi pri izbiri pravega števila PTFE grelnikov, ki so potrebni za velike pravokotne sisteme rezervoarjev, so razmik med grelniki, postavitev stene, interakcija s plinom in dostopnost servisiranja ključni za doseganje doslednih procesnih temperatur in preprečevanje hladnih točk.

Rezervoar z najbolj enakomerno temperaturo običajno ni največji grelec. Bolj običajno je to tisti z najpametnejšo, najbolj uravnoteženo mešanico razpršenih virov toplote.