Obrat za končno obdelavo kovin je namestil enake 5 kW potopne grelnike PTFE v dva čistilna rezervoarja enake velikosti in kemije. En rezervoar je uporabljal razprševanje zraka pri 2 CFM na linearni meter. Drugi se je zanašal na občasno ročno mešanje. Oba grelnika sta delovala pri 1,4 W/cm². Razpršeni grelnik je zdržal štiri leta. Nemešani grelnik je odpovedal v enajstih mesecih. Enaka moč. Ista kopel. Različen tok.
Hitrost mešanja je spremenljivka, ki pretvori specifikacijo nominalne gostote v vatih v dejansko varno delovno stanje. Število gostote v vatih na podatkovnem listu predpostavlja nekaj osnovnega pretoka. Ko dejanski pretok v grelniku pade pod to predpostavko, se varna gostota vatov zmanjša-in grelnik plača ceno.
Mejna plast: Kjer dejansko poteka prenos toplote
Toplota zapušča grelec skozi tanek film tekočine, ki se imenuje toplotna mejna plast. V tej plasti se toplota prenaša s prevajanjem, ne s konvekcijo. Tanjša kot je plast, hitreje uhaja toplota in nižja je temperatura površine grelnika za dano gostoto v vatih.
Hitrost pretoka nadzira debelino mejne plasti. Pri 0,5 m/s je plast lahko pod 1 mm. Pri 0,05 m/s-dejansko stagnira-lahko zraste na 3–5 mm. Debelejša plast pomeni višjo toplotno odpornost, kar pomeni višjo temperaturo površine grelnika pri enaki moči.
Razmerje ni linearno. Prepolovitev hitrosti toka ne podvoji debeline mejne plasti. Toda v nizkem-območju hitrosti, ki je značilen za slabo vznemirjene posode s prevleko, majhne spremembe v pretoku povzročijo velike spremembe v prenosu toplote. To je razlog, zakaj grelnik, ki dobro deluje v enem rezervoarju, prezgodaj odpove v drugem z enako vatno gostoto, vendar šibkejšim mešanjem.
| Lokalna hitrost pretoka | Debelina mejne plasti | Koeficient prehoda toplote | Grelec ΔT pri 1,2 W/cm² | Varna vatna gostota |
|---|---|---|---|---|
| >0.5 m/s | <1 mm | visoko | 6-10 stopinj | 1,6–2,0 W/cm² |
| 0.2–0.5 m/s | 1–2 mm | Zmerno–visoko | 10-16 stopinj | 1,3–1,6 W/cm² |
| 0.1–0.2 m/s | 2–3 mm | Zmerno | 16-24 stopinj | 1,0–1,3 W/cm² |
| <0.05 m/s | 3–5 mm | Nizka | 24-40 stopinj | 0,6–0,9 W/cm² |
Razmerja med hitrostjo pretoka in vatno gostoto za vodne procesne kopeli pri 50–80 stopinjah
Zakaj mešanje-nivoja rezervoarja ni enako grelnemu{1}}pretoku nivoja
Pogosta napaka pri specifikaciji je domneva, da mešanje rezervoarja doseže grelec. Razvodne cevi so nameščene tako, da premikajo tekočino okoli obdelovancev, ne okoli grelnikov. Eduktorji so usmerjeni v procesno cono. Grelnik je nameščen v kotu, za vodilom stojala ali pod mehanizmom za prenos, kjer je pretok le del povprečja v razsutem stanju.
Terenske meritve v posodah za oblaganje dosledno kažejo, da je lokalna hitrost na površini grelnika 30–70 % nižja od-povprečne hitrosti posode. V mrtvih conah-vogali, za pregradami, pod napeljavami-je lahko 80–90 % nižja.
Zato izbira gostote vatov, ki temelji na stresanju-nivoja rezervoarja, precenjuje varno mejo. Grelec deluje v pretočnem okolju, ki je bistveno slabše od stanja rezervoarja za razsuti tovor. Gostota vatov, ki deluje v glavni prostornini, odpove pri grelniku.
Agitacijske metode in njihov domet
Različne metode mešanja zagotavljajo različne značilnosti pretoka na površini grelnika.
Razprševanje zraka je najpogostejša metoda. Učinkovit je pri množičnem mešanju, vendar povzroča lokalizirano turbulenco v bližini razpršilne cevi, ki z razdaljo upada. Grelec, nameščen 300 mm od brizge, lahko zazna le 20–30 % hitrosti, izmerjene na cevi.
Kroženje eduktorja zagotavlja bolj usmerjen pretok. Šoba, usmerjena proti površini grelnika, oddaja koncentriran curek, ki ohranja hitrost na daljši razdalji. To je najučinkovitejša metoda za izboljšanje pretoka na določeni lokaciji.
Gibanje obdelovanca-vrtenje cevi ali nihanje stojala-prispeva k mešanju v masi, vendar le redko ustvari pomembno hitrost na površini grelnika, razen če obdelovanci preidejo blizu grelnika.
Recirkulacija črpalke z namenskim grelnim delom zagotavlja najbolj enakomeren pretok. Majhna črpalka črpa iz rezervoarja in odvaja preko grelnika, pri čemer ohranja enakomerno hitrost ne glede na druge motnje. Ta razporeditev je pogosta v velikih posodah za oplaščenje, kjer je zanesljivost grelnika ključnega pomena.
| Metoda mešanja | Hitrost pri grelniku (razdalja 300 mm) | Možno povečanje vatne gostote | Stroški opreme | Najboljša aplikacija |
|---|---|---|---|---|
| Brez vznemirjenja | <0.05 m/s | Izhodišče | Noben | Ni priporočljivo |
| Razprševanje zraka, splošno | 0.05–0.1 m/s | +0.1–0,2 W/cm² | Nizka | Majhni rezervoarji |
| Razprševanje zraka, usmerjeno | 0.1–0.2 m/s | +0.2–0,3 W/cm² | Nizka | Večina rezervoarjev za oblaganje |
| Eduktor pri grelniku | 0.3–0.5 m/s | +0.3–0,5 W/cm² | Zmerno | Viskozne kopeli |
| Namenska recirkulacija | 0.4–0.6 m/s | +0.4–0,6 W/cm² | višje | Kritične aplikacije |
Podatki o hitrosti in vatni gostoti iz terenskih meritev v rezervoarjih za galvanizacijo in kemično obdelavo
Ujemanje vatne gostote z dejanskim grelnikom-Raven pretoka
Praktičen pristop je merjenje ali ocena hitrosti pretoka na mestu grelnika, ne povprečja rezervoarja. Če meritev ni praktična, uporabite konzervativne ocene na podlagi položaja grelnika in metode mešanja.
Za grelec v kotu s samo splošnim razprševanjem predpostavimo 0,05–0,1 m/s. Za grelnik v glavni poti pretoka z usmerjenim razprševanjem predpostavimo 0,2–0,3 m/s. Za grelnik z namenskim eduktorjem ali recirkulacijo predpostavimo 0,3–0,5 m/s.
Izberite gostoto vatov iz ustrezne vrstice v zgornji tabeli. Če zahtevana površina pri tej gostoti vatov presega razpoložljivi prostor rezervoarja, so možnosti izboljšanje mešanja, zmanjšanje skupne moči ali uporaba konfiguracije grelnika po meri, ki zagotavlja večjo površino.
Izboljšanje pretoka brez večjih sprememb
Majhna eduktorska šoba, nameščena 150–250 mm od grelnika in usmerjena vzdolž površine grelnika, lahko dvigne lokalno hitrost s stagnirajoče na 0,3–0,5 m/s. Šobo lahko poganja majhna črpalka ali stisnjen zrak, stroški namestitve pa so skromni v primerjavi z vsakoletno zamenjavo okvarjenega grelnika.
Perforirana razvodna cev, nameščena neposredno pod navpično nameščenim grelnikom, ustvarja zaveso mehurčkov, ki pometa površino grelnika. To je manj učinkovito kot eduktor, vendar zahteva samo povezavo za stisnjen zrak in dolžino perforirane cevi.
Prestavitev grelnika v glavno obtočno pot-če postavitev rezervoarja to dopušča-je najenostavnejša izboljšava. Premik grelnika iz vogala na lokacijo 100–150 mm od razpršilne cevi lahko podvoji lokalno hitrost brez stroškov opreme.
Ko se standardni grelniki ne morejo ujemati z realnostjo pretoka
Rezervoarji s kompleksno notranjo pritrditvijo in omejenim mešanjem pogosto ne morejo sprejeti standardnih potopnih grelnikov PTFE z gostoto v vatih, ki jo zahteva dejanski pretok-raven grelnika. Obratovanje s 5 kW pri 0,8 W/cm² zahteva več kot 6000 cm² površine grelnika-več, kot jo zagotavlja en sam grelnik v običajnih dimenzijah rezervoarja.
Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z-optimiziranim položajem pretoka, namenskim eduktorjem in nižjo gostoto vatov odpravlja glavni vzrok za pomanjkanje pretoka. Postopek specifikacije zahteva dimenzije rezervoarja, metodo mešanja, položaj grelnika glede na vire pretoka, kemijo kopeli in zahtevano moč. Za objekte, v katerih deluje več rezervoarjev z različnimi pogoji mešanja, ta-posebni pristop prilagodi vatno gostoto dejanskemu okolju pretoka v grelniku in ne nominalnemu stanju rezervoarja.
