Kako izbrati pravilno dolžino grelnika PFA za rezervoar s plavajočo ravnjo tekočine, da se izognete pregrevanju parnega območja?

Grelniki PFA so izpostavljeni različnim globinam potopitve v rezervoarje s plavajočimi nivoji tekočine (serijska obdelava, občasno polnjenje, izhlapevanje/koncentracija). Znatna količina grelnika deluje v območju pare, če je predolgo za minimalno raven tekočine, kar lahko povzroči pregrevanje, poslabšanje PFA in zgodnjo odpoved. L_heater Manjše ali enako L_min_immersion × (1 + f), kjer je f dovoljeni delež grelnika v pari (običajno 15–25 %), mora biti zagotovljeno z ustrezno dolžino grelnika L_heater. Idealna dolžina grelnika za rezervoar z minimalnim nivojem tekočine 1,0 m in največjim 3,0 m je 1,2–1,3 m (20–30 % nad minimalnim nivojem). Hitra okvara bo povzročila daljše grelnike (2,0 m), ki bodo izpostavljeni 1,0 m na minimalnem nivoju. Uporabite grelnik z ne-enakomerno gostoto vatov (nižja moč na vrhu) ali več grelnikov, razvrščenih po stopnjah (nizka, srednja, visoka), da obvladate različne ravni. Cilj je preprečiti temperature PFA nad 180 stopinj z ohranjanjem vatne gostote območja pare pod 0,5–1,0 W/cm².

Temperatura in gostota moči v parnem območju
P_vapor=P_total × (L_vapor / L_total) je moč v območju pare z enakomernim grelcem (konstantna gostota vatov po vsej dolžini). q_vapor=P_vapor / A_vapor=(P_total / L_total) × L_vapor / (π × D × L_vapor)=P_total / (π × D × L_total)=konstanta je toplotni tok območja pare! Zato je gostota vatov v območju pare popolnoma enaka kot v območju tekočine, ne glede na količino izpostavljenosti. To je vprašanje. Izpostavljeni del grelnika, namenjen za 3 W/cm² v tekočini, doživi 3 W/cm². Površinska temperatura pri 3 W/cm² v pari (h=10–50 W/m²·K proti . 1,000 v tekočini) bi bila 600–3000 stopinj (nemogoče). Uporovna žica se segreje, PFA se stopi ali pa se sproži toplotni izklop, ko se grelec dejansko -regulira sam. Samo zelo nizek toplotni tok parnega območja-<0.5–1.0 W/cm²-is safe.

Merilo izbire: Toplotni tok parne cone mora biti manjši ali enak 1,0 W/cm². Dovoljeni izpostavljeni delež L_vapor/L_total za grelnik s skupno gostoto v vatih q_total je enak q_max_vapor/q_total. L_vapor/L_total=1.0/3.0=0.33 (33 % dovoljene izpostavljenosti) za q_total=3 W/cm². Zato je L_heater manj kot ali enako 1,0 / (1 – 0,33)=1.5 m, če je najmanjša raven tekočine 1,0 m. Da bi bili varni, v praksi uporabite 20–25 % izpostavljenosti.

Tabela za izbiro dolžine grelnika
Največji dovoljeni parni delež q_total (W/cm²) Najmanjši nivo tekočine (m) Najvišji nivo tekočine (m) Največja dolžina grelnika (m) Predlagana dolžina grelnika (m) Konfiguracija
0.8 2.5 3.0 0.25 1.07 1.0 Kratek grelec znotraj minimalne ravni 1.0 3.0 3.0 0.25 1.33 1.2 Sprejemljivo 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 Mejno; uporabite stopenjske grelnike
1.0 3.0 4.0 0.20 1.25 1.1 Za večjo gostoto v vatih so potrebni krajši grelci
1.0 3.0 2.0 0.35 1.54 1.4 Možni so daljši grelniki z manjšo gostoto v vatih.
Kateri koli Kateri koli Kateri koli 0,15 (konzervativno) L_min / (1 – 0,15)=L_min/0.85 0.85× L_min Konzervativno oblikovanje
Grelniki s stopnjami za različne stopnje
Posamezen grelnik ne more servisirati obeh ekstremov brez pregrevanja na nizki ravni, če je najmanjša raven 1,0 m in največja 4,0 m (4× varianca). Uporabite tri stopenjske grelnike:

Grelnik A je kratek (1,2 m), nizko-nameščen in stalno v uporabi (min. nivo ga pokriva).

Grelec B: srednji (2,5 m), aktivira se, ko je nivo višji od 1,5 m

Grelec C je dolg (4,0 m) in se aktivira, ko je nivo višji od 2,5 m.

Na podlagi nivojskih senzorjev krmilni sistem aktivira grelnike. Samo grelnik A, ki je popolnoma potopljen, deluje na minimalnem nivoju (1,0 m). A+B funkcija na srednjem nivoju. Vsi trije delujejo na maksimalni ravni. Pri polni vatni gostoti noben grelnik nikoli ne doživi območja pare.

Alternativa je grelnik z neenakomerno gostoto vatov, ki ima nizko moč na vrhu in visoko moč na dnu. Načrtujte zgornjih 0,5 m za 0,5 W/cm² (izpostavljeno na nizki ravni) in spodnjih 1,5 m za 3,5 W/cm² za 2,0 m grelec. Za to je potrebno navijanje po meri (glej člen št. 25). 20–30 % dražje.

Primer na terenu
Med serijskimi cikli se je nivo tekočine v kemičnem uparjalniku gibal med 0,8 in 2,5 metra. Prvotni grelnik je bil izdelan za najvišjo raven in je meril 2,4 metra v dolžino. 1.6 metrov grelnika je bilo izpostavljeno hlapom pri najnižjem pragu (0,8 metra). Po treh mesecih je PFA postal rjav in razpokan zaradi izpostavljenega območja, ki je delovalo pri 3 W/cm² v zraku. Na njegovo mesto je elektrarna namestila 1,1 m grelnik (popolnoma vkopan tudi na minimalnem nivoju). Proizvodnja se je zmanjšala, čeprav je bila velikost serije zmanjšana, da bi ohranili minimalno raven nad grelnikom. Nato so v obratu vzpostavili stopenjski sistem z 2,0 m grelnikom, ki se je vklopil le, ko je bila gladina večja od 1,5 m, in 1,2 m grelnikom, ki je bil stalno vključen. 1,2 m grelnik nikoli ne vidi pare. Pri nizki stopnji grelec 2,0 m ni nikoli vklopljen. Proizvodne zmogljivosti so bile obnovljene, oba grelnika pa sta zdržala več kot tri leta.

Skratka, za 25-odstotno dovoljeno paro L_heater Manjši ali enak L_min / 0,75
V rezervoarjih s plavajočimi nivoji tekočine izberite dolžino grelnika L_heater, tako da je L_heater manj kot ali enak L_min_immersion / (1 – f), kjer je f dovoljeni parni delež (običajno 0,20–0,25), da preprečite pregrevanje območja pare. L_heater Manjši ali enak 1,0 / 0.75=1.33 m za L_min=1.0 m. Če je zahtevana dolžina daljša, uporabite ne{14}}grelnik z enakomerno gostoto vatov ali stopenjske grelnike, ki so številni grelniki, ki jih sprožijo senzorji nivoja. Daljša življenjska doba grelnika in manj izpadov poplačata stroške namestitve. Minili bodo meseci, preden bo grelec s polno gostoto vatov, ki je izpostavljen hlapom, odpovedal. Za zaščito območja hlapov uporabite malo ali nič električne energije. En sam dolg grelec na več nivojih ne deluje; uprizoritev ne. Namesto da ciljate na najvišjo raven, oblikujte za najnižjo. Ko je rezervoar nizek, mora grelec vzdržati. Na tej točki ne uspe. Za zaščito uporabite uprizoritev ali kratko dolžino. Vaša serija vam bo hvaležna.