Globoki procesni rezervoarji ustvarjajo drugačen toplotni problem kot plitve kemične kopeli. Zgornja plast tekočine lahko doseže ciljno temperaturo, medtem ko spodnja regija ostane hladnejša, zlasti če je kroženje šibko ali je ogrevalno območje koncentrirano blizu enega položaja.
A PTFE potopni grelecnameščeno v globokem rezervoarju, je zato treba obravnavati kot del celotnega toplotnega cirkulacijskega sistema. Dolžina grelnika, globina vgradnje, porazdelitev moči, gibanje tekočine in položaj-temperaturnega tipala vplivajo na stabilnost temperature.
Zakaj globoki rezervoarji razvijejo temperaturne razlike
Ko grelnik dvigne temperaturo bližnje tekočine, lahko naravna konvekcija premakne toplejšo tekočino navzgor, medtem ko se hladnejša tekočina premakne navzdol.
Ta mehanizem lahko zagotovi koristno kroženje, vendar je njegova učinkovitost odvisna od gostote tekočine, viskoznosti, temperaturne razlike, geometrije rezervoarja in položaja grelnika.
V globokem rezervoarju z omejenim kroženjem lahko navpična razdalja postane dovolj velika, da med zgornjim in spodnjim delom ostanejo znatne temperaturne razlike.
Temperaturni senzor, nameščen blizu površine, lahko torej kaže ciljno temperaturo, medtem ko nižja procesna cona ostaja pod specifikacijo.
Dolžina grelnika določa območje ogrevanja
Kratek grelec koncentrira vnos toplote v eno regijo.
DaljšiPTFE potopni greleclahko porazdeli ogrevanje na večjo navpično razdaljo, pod pogojem, da aktivni grelni del ostane pravilno potopljen.
Cilj ni le podaljšati grelnik. Aktivno območje ogrevanja mora ustrezati delu rezervoarja, ki zahteva toplotno regulacijo.
Na primer, globokemu rezervoarju, ki vsebuje procesno obremenitev po večini svoje višine, lahko koristi daljše porazdeljeno območje ogrevanja. Rezervoar, kjer samo spodnji del vsebuje aktivno procesno tekočino, lahko zahteva drugačno ureditev.
Distribucija električne energije je pomembna
Povprečni toplotni tok ogrevalne površine je mogoče oceniti z:
q = P/A
kjerPje električna grelna moč inAje aktivno ogrevalno območje.
Razmislite o ilustrativni zahtevi 12 kW:
| Konfiguracija | Moč | Aktivno območje ogrevanja | Povprečni toplotni tok |
|---|---|---|---|
| Kratko koncentrirano območje | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² |
| Daljše porazdeljeno območje | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
| Dve porazdeljeni coni | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
Številke so ilustrativne in ne predstavljajo univerzalnih omejitev delovanja.
Povečanje aktivne površine lahko enako skupno moč porazdeli na večjo površino. Ali to povzroči boljše delovanje, je odvisno od kroženja tekočine in dejanske geometrije rezervoarja.
Kroženje določa, ali toplota doseže zgornji rezervoar
Globok rezervoar zahteva učinkovit mehanizem za premikanje toplote skozi procesni volumen.
Naravna konvekcija je morda primerna za nekatere-raztopine z nizko viskoznostjo, vendar lahko mehansko kroženje zagotovi bolj predvidljivo mešanje.
Lokacija izpusta črpalke je pomembna. Obtočni sistem, ki premika tekočino vodoravno, morda ne bo odpravil navpičnih temperaturnih razlik, če je grelna cona nameščena na dnu.
Kombinacijo lokacije grelnika in smeri pretoka je zato treba oceniti med načrtovanjem opreme.
Položaj senzorja temperature lahko vpliva na stabilnost nadzora
Posamezen senzor redko predstavlja vsako točko v globokem procesnem rezervoarju.
Razmislite o poenostavljenem primeru:
Spodnja grelna cona: 68 stopinj
Srednji rezervoar: 62 stopinj
Zgornji rezervoar: 58 stopinj
Nastavljena točka krmilnika: 60 stopinj
Če se tipalo nahaja v zgornjem delu, lahko grelec še naprej deluje, čeprav je spodnji del bistveno bolj vroč.
Če je senzor nameščen blizu grelnika, lahko regulator izklopi ogrevanje, preden zgornji rezervoar doseže zahtevano temperaturo.
Kartiranje temperature med zagonom lahko identificira najbolj reprezentativno mesto meritve.
Določiti je treba minimalno raven tekočine
V globokih rezervoarjih lahko pride do znatnih sprememb nivoja med nalaganjem, praznjenjem, izhlapevanjem in dopolnjevanjem kemikalij.
Aktivno ogrevalno območje mora ostati znotraj predvidenega območja potopitve v običajnih pogojih delovanja.
Praktična zasnova mora določiti:
Najvišji nivo tekočine → normalni nivo delovanja → najnižji nivo tekočine
Najnižja raven mora biti združljiva z aktivnim ogrevalnim delom in zaščitnim sistemom.
Zaznavanje ravni in neodvisna zaščita pred previsoko temperaturo lahko zagotovita dodatne zaščitne ukrepe, kjer to opravičujejo pogoji postopka.
Ocena časa ogrevanja za globoko posodo
Recimo, da globok procesni rezervoar vsebuje 1200 kg raztopine. Z uporabo ilustrativne specifične toplotne kapacitete 3,6 kJ/(kg·K) je zahtevano povišanje temperature 25 stopinj.
Smiselna energija za ogrevanje je:
Q=mcΔT
Q=1,200 × 3,6 × 25=108,000 kJ
To je približno 30 kWh.
Pri grelniku s 15 kW bi bil idealen smiseln-čas ogrevanja:
30 ÷ 15=2 ur
Dejanski čas ogrevanja bo daljši zaradi izgub-sten stene rezervoarja, površinskega izhlapevanja, cevi, obremenitve obdelovanca in drugih toplotnih izgub.
Izračun pomaga ugotoviti, ali je zahtevana moč grelnika skladna z želenim časom zagona ali obnovitve.
Več ogrevalnih con lahko izboljša nadzor
Za zelo globoke rezervoarje, več neodvisno nadzorovanihPTFE potopni greleccone lahko zagotovijo večjo prilagodljivost kot en ogrevalni del z neprekinjenim napajanjem.
Ločene cone lahko pomagajo uskladiti vnos toplote z različnimi regijami rezervoarja ali kompenzirajo neenake toplotne izgube.
Vendar več con zahteva tudi več električnega nadzora in spremljanja temperature. Dodatno kompleksnost je treba upravičiti s toplotnim obnašanjem procesa.
Izbirni podatki za globoke procesne rezervoarje
Popolna specifikacija mora vsebovati:
Globina in premer rezervoarja
Normalna in minimalna raven tekočine
Zahtevana moč ogrevanja
Ciljna temperatura in dovoljeno odstopanje
Kemijska koncentracija
Viskoznost tekočine
Metoda kroženja
Aktivna dolžina grelnika
Namestitev grelnika
Lokacije-temperaturnih senzorjev
Električna oskrba
Cikel delovanja
Vzdrževanje temperature v globoki posodi torej ni zgolj stvar povečanja moči grelnika. PrimerenPTFE potopni grelecmora postaviti grelno površino na mesto, kjer se lahko toplota učinkovito prenaša v procesno tekočino, hkrati pa ohranja ustrezno kroženje in varno globino potopitve.
Za globoke, ozke ali termično ne-enotne rezervoarje je mogoče razviti prilagojeno dolžino grelnika in več-conske razporeditve glede na dejansko raven tekočine, vzorec kroženja, obremenitev ogrevanja in razpoložljiv prostor za namestitev.
