Kakšna je priporočena razdalja med več PTFE grelniki v enem rezervoarju, da se izognemo toplotnim motnjam?

Morda se zdi učinkovit pristop za koncentracijo ogrevalne zmogljivosti, toda ko sta dva zmogljiva potopna grelnika iz PTFE postavljena pretesno skupaj v rezervoarju, se lahko med komponentama razvije-dinamična mrtva cona. Vsak grelnik proizvaja dvigajoč se stolpec vroče tekočine. Trk teh toplotnih oblakov povzroči en sam nestalen vzorec toka, kar pomeni, da tekočina med grelniki ne kroži pravilno.

Inženirski izziv razporeditve več PTFE grelnikov je toplotna interferenca; težava ni električni stik ali sevalno ogrevanje. Resnična težava je motnja konvektivnega gibanja. Nepravilna razdalja vpliva na učinkovitost prenosa toplote, zviša temperaturo plašča in povzroči lokalizirana vroča mesta, kar skrajša življenjsko dobo grelnika.

Kako deluje PTFE grelnik Naravna konvekcija
Konvekcija je prevladujoč način, s katerim se toplota navpičnega PTFE potopnega grelnika prenese na okoliško tekočino.

Ko ovoj segreje tekočino okoli:

Njegova gostota postane manjša

Tekočina se dvigne

Hladnejša tekočina se dovaja od spodaj in s strani

Oblikuje se neprekinjen obtok

Ta naravni konvekcijski vzorec kroži toploto po rezervoarju brez potrebe po mehanskem mešanju.

Oblika in moč oblaka sta odvisni od nekaj stvari, vključno z:

Moč grelnika

Viskoznost tekočin

Oblikovanje rezervoarja

Temperatura tekočine

Namestitev grelnika

Konvekcijski oblaki so širši in hitrejši, ko je moč grelnika večja, ter počasnejši in manjši, ko je tekočina viskozna.

Kaj pa, če postavite preveč grelnikov blizu skupaj
Težave se začnejo, ko sosednji grelci tekmujejo za isto okoliško tekočino.

Konkurenčna influksna območja
Vsak grelnik potrebuje hladnejšo tekočino, ki obdaja njegov spodnji del, da lahko konvekcija deluje učinkovito.

Če je drugi grelec nameščen preblizu:

Njihova območja vnosa se prekrivajo

Omejena dobava hladne tekočine

Hitrost pretoka med grelci pade.

Oslabljena cirkulacija

Grelniki potrebujejo prostor za dihanje, da lahko pravilno delujejo.

Razvoj stagnirajoče vroče točke
Če je konvekcijski tok omejen, lahko med grelci nastane stagnirno območje.

Ta ujeta lokacija lahko doživi:

Manj tekočega gibanja

Lokalno višja temperatura

Slab prenos toplote

Hlajenje površine plašča je zmanjšano.

Če se koeficient prenosa toplote zmanjša, se bo temperatura PTFE plašča povečala tudi pri enaki moči v grelniku.

Učinek je običajno kontra{0}}produktiven:

Nižja skupna učinkovitost ogrevanja

Večja možnost lokalnega pregrevanja

Pospešeno staranje ovoja

Povečanje količine blata ali vodnega kamna v procesnih tekočinah

Priporočena razdalja med PTFE grelci
Za zmanjšanje toplotnih motenj se pogosto uporablja priporočilo za minimalno razdaljo-{1}}od središč.

Najmanjša priporočena ločitev
Splošni predlagani razmik je:

1,5- do 2-kratna toplotna dolžina elementa

Na primer:

Ogrevana dolžina Priporočena najmanjša sredinska razdalja 500 mm 750 - 1000 mm
1000 mm 1500 – 2000 mm 1500 mm 2250 – 3000 mm
Ta ločitev omogoča vsakemu grelniku, da razvije lasten konvekcijski oblak brez nepotrebne interakcije.

Zakaj je ta razdalja učinkovita
Na tej točki ločitve:

Vsak grelec je sposoben sam črpati hladnejšo tekočino

Lakota pretoka se zmanjša

Konvekcija je še vedno simetrična

Površinski prenos toplote ostane stabilen.

Toplotni oblaki lahko še vedno medsebojno delujejo v zgornjem območju rezervoarja, vendar je nižji vstopni tok dovolj izoliran za učinkovito delovanje.

Premisleki za globoki rezervoar
Dodatne težave s konvekcijo nastanejo pri globokih procesnih rezervoarjih.

Zlivanje perja v visokih rezervoarjih
Segreta tekočina se dvigne, oblak se naravno upočasni.

V globokih rezervoarjih:

Perje se razpršijo navzgor

Bližnje perje se lahko združijo na vrhu

Šibkejši vzorci toka na zgornji ravni postanejo nestabilni.

Tako je pri visokih rezervoarjih morda potrebna večja razdalja, tudi če se zdi, da nižja{0}}ločljivost zadostuje.

Vroče ali viskozne tekočine
Kisline, raztopine za galvanizacijo in koncentrirane kemikalije v delovnih pogojih postanejo viskozne ali stratificirane.

Višja viskoznost zavira naravno cirkulacijo, zato je pravilna razdalja pomembnejša.

Učinki termičnih motenj na zanesljivost grelnika
Slaba razdalja ne vpliva le na učinkovitost ogrevanja.

Visoka temperatura plašča
Učinek hlajenja tekočine okoli površine grelnika se zmanjša zaradi omejenega pretoka.

Posledice lahko vključujejo:

Povečana temperatura plašča

Povečano staranje PTFE

Notranja napetost grelne žice.

Večja možnost izgorelosti

Neenakomerna porazdelitev temperature v rezervoarju
Nastanek motečih oblakov:

Vroče točke na vašem območju

Toplotna stratifikacija

Območja počasnega segrevanja

Nedoslednost postopka

Takšne temperaturne spremembe lahko poslabšajo kakovost izdelka ali nadzor reakcije pri natančnih kemičnih postopkih.

Druge možnosti rezanja
Sekundarni sistemi{0}}za nadzor pretoka lahko včasih zmanjšajo motnje, ko je fizični razmik omejen z velikostjo rezervoarja.

Horizontalne prečne palice ali pregrade
Vodoravna pregrada ali navpična ločnica med bližnjimi grelci lahko delno izolira konvekcijske oblake.

Te so koristne:

Premostite sesalni tok.

Zmanjšajte trke oblakov

Stabilnost cirkulacije se je izboljšala

Toda veliko je odvisno od učinkovitosti:

Oblika rezervoarja

Lastnosti tekočin

Gostota moči grelnika

Lokacija Baffle

Zakaj je fizična ločitev še vedno najboljša
Čeprav lahko pregrade izboljšajo pogoje lokaliziranega toka, je fizični razmik najbolj zanesljiva in predvidljiva metoda.

Prost dostop do okoliških tekočin je optimalen pogoj za naravno konvekcijo za vsak grelec.

Učinek vatne gostote
Velikost konvekcijskega oblaka se močno razlikuje tudi glede na gostoto v vatih grelnika.

Grelniki z visoko-W-gostoto
Intenzivnejši grelci dajejo:

Višja hitrost vrtenja

Večja področja cirkulacije

Izboljšana toplotna interakcija

Pogosto so oddaljeni drug od drugega.

Grelniki z nizko-W-gostoto
Rezultat konzervativne gostote vatov je:

Šibkejša konvektivna

Manjša širina perja

Manjša občutljivost na motnje

To je del razloga, da se PTFE grelniki z nizko-watt-gostoto uporabljajo skoraj izključno v rezervoarjih za jedke kemikalije.

Priporočila za razporeditev rezervoarjev z več{0}}grelniki
Za praktično konfiguracijo več{0}}grelnikov je treba upoštevati naslednje:

Ogrevana dolžina grelnika (

Skupna poraba moči

Viskoznost tekočine

Globina rezervoarja

Metoda agitacije

Prisotna obstrukcija

Temperatura procesa

Simetrično pozicioniranje običajno zagotavlja najstabilnejši vzorec kroženja v rezervoarju.

Grelniki naj bodo tudi ločeni od:

Tekalne plasti rezervoarja

Sesalne odprtine

Območja gostega blata

Notranji strukturni nosilci

Povzetek
Ena osnovna, a zelo pomembna značilnost konstrukcije rezervoarja je pravilna razdalja med več PTFE grelci. Če sta grelnika preblizu drug drugemu, naravni konvekcijski oblaki grelnikov motijo ​​drug drugega, kar povzroči stagnirajoča vroča območja s slabo cirkulacijo in nizko učinkovitostjo prenosa toplote. Ta toplotna motnja lahko povzroči povišane temperature plašča, povečano obrabo grelnika in neenakomerno segrevanje rezervoarja.

Na splošno razmik od sredi-do-centrov, ki je približno 1,5- do 2-kratna ogrevana dolžina, omogoča vsakemu grelniku, da deluje neodvisno, hkrati pa zagotavlja stabilen konvekcijski tok in ustrezno hlajenje po površini plašča. Pri globljih rezervoarjih ali bolj viskoznih tekočinah je lahko dodatno ločevanje bistvenega pomena, da se prepreči mešanje oblakov v zgornjem delu rezervoarja.

Pregrade in vodila toka lahko včasih pomagajo zmanjšati učinke motenj, vendar je fizična ločitev še vedno najboljša stava. Pri zasnovi toplotnega sistema se zmogljivost običajno izboljša ne s stiskanjem komponent skupaj, temveč tako, da se vsaki enoti omogoči nekaj prostora za dihanje.