Neenakomerno segrevanje je pogosta težava v rezervoarjih za kemikalije. Regulator temperature lahko prikaže ciljno vrednost, medtem ko en del kopeli ostane opazno hladnejši od drugega. V drugih primerih se usedline pojavijo v bližini grelnika, kakovost izdelka se razlikuje med položaji rezervoarja ali pa se grelnik vklaplja in izklaplja pogosteje, kot je bilo pričakovano.
Za aPTFE potopni grelec, je neenakomerno segrevanje le redko posledica enega parametra. Prispevajo lahko geometrija grelnika, gostota moči, kroženje tekočine, oblika rezervoarja, položaj namestitve in lokacija-temperaturnega tipala.
Neenakomerno segrevanje se začne s porazdelitvijo toplote
Potopni grelnik prenaša energijo skozi svojo aktivno grelno površino. Če je grelna moč koncentrirana na majhnem območju, prejme okoliška tekočina visok lokalni vnos toplote.
Povprečni površinski toplotni tok je mogoče oceniti z:
q = P/A
kjerPje moč grelnika inAje aktivno ogrevalno območje.
Na primer, grelnik z močjo 10 kW in 0,5 m² aktivne površine ima nazoren povprečni toplotni tok 20 kW/m².
Druga konfiguracija 10 kW z 1,0 m² aktivne površine bi imela povprečno vrednost 10 kW/m².
Izračun ne določa univerzalnega dopustnega toplotnega toka. Dejanska zmogljivost je odvisna od konstrukcije PTFE, kemije kopeli, kroženja, temperature in geometrije grelnika.
Slaba cirkulacija lahko ustvari temperaturna območja
Gibanje tekočine je eden najpomembnejših dejavnikov, ki vplivajo na enakomernost temperature.
Ko je cirkulacija šibka, lahko vroča tekočina ostane blizu grelnika, medtem ko hladnejša tekočina ostane dlje. To ustvari temperaturni gradient znotraj rezervoarja.
Poenostavljeno razmerje prenosa-toplote je:
Q=hAΔT
Če se premikanje tekočine okoli ogrevalne površine zmanjša, se efektivni{0}}koeficient prenosa toplotehse lahko tudi zmanjša.
Ogrevalni sistem lahko nato zahteva večjo temperaturno razliko za prenos enake moči v kopel.
To je še posebej pomembno za viskozne kemične raztopine ali rezervoarje z omejeno naravno konvekcijo.
Položaj grelnika lahko težavo še poslabša
Grelec, nameščen preblizu stene rezervoarja, lahko povzroči neenakomerno segrevanje, ker je gibanje tekočine okoli dela aktivne površine omejeno.
Notranje cevi, obdelovanci, pregrade, strukture dna rezervoarja-ter sesalni ali izpustni vodi lahko povzročijo podobne učinke.
Praktični pregled namestitve bi moral preučiti:
Razdalja med grelnikom in steno rezervoarja
Oddaljenost od dna rezervoarja
Lokacija cirkulacijskih izhodov
Položaj povratnega toka
Notranji cevovod
Območje nalaganja obdelovancev
Lokacija senzorja-temperature
Cilj ni preprosto postaviti grelec v rezervoar, ampak postaviti aktivno ogrevalno cono, kjer je izmenjava tekočine primerna.
Lokacija-temperaturnega senzorja lahko skrije težavo
Posamezen temperaturni senzor morda ne predstavlja celotnega rezervoarja.
Na primer, tipalo, ki se nahaja blizu povratnega toka, lahko zazna dobro-mešano temperaturo, medtem ko oddaljeni kot ostaja hladnejši. Senzor, nameščen preblizu grelnika, ima lahko nasprotno težavo in zazna lokalno povišano temperaturo.
To lahko povzroči nepotrebno kroženje grelnikov ali nezadostno ogrevanje drugje.
Pri velikih rezervoarjih je treba postavitev senzorja oceniti skupaj z lokacijo grelnika in vzorcem kroženja. Več merilnih točk je lahko primernih, kadar se pričakujejo znatne prostorske temperaturne razlike.
Razdalja med grelniki je pomembna pri večjih rezervoarjih
VečkratnaPTFE potopni grelnikilahko zagotovi bolj porazdeljeno ogrevanje kot eno koncentrirano ogrevalno območje.
Vendar preprosto dodajanje grelnikov ne izboljša samodejno enakomernosti.
Če je več grelnikov nameščenih blizu skupaj, lahko ostane toplota koncentrirana v enem območju. Če so grelniki nameščeni predaleč narazen, se lahko razvijejo ločena vroča in hladna območja.
Razmik mora torej slediti geometriji rezervoarja in kroženju tekočine.
Poenostavljen cilj načrtovanja je porazdelitev ogrevalnih območij, tako da se ustvarjena toplota lahko prenaša po celotni uporabni prostornini procesa, namesto da se kopiči okoli posameznih grelnikov.
Praktični primer kartiranja-temperature
Razmislite o ilustrativni cisterni za kemikalije s štirimi merilnimi lokacijami:
| Merilna točka | Opazovana temperatura | Možna interpretacija |
|---|---|---|
| V bližini grelnika | 68 stopinj | Močan lokalni vnos toplote |
| Središče rezervoarja | 62 stopinj | Delno mešanje |
| Nasprotna stena | 57 stopinj | Šibka cirkulacija toplote |
| V bližini iztoka rezervoarja | 60 stopinj | Stanje vmesnega toka |
Če je krmilnik nastavljen na 60 stopinj in je senzor nameščen blizu izhoda, se lahko zdi, da sistem deluje pravilno, čeprav ima rezervoar temperaturno območje 57–68 stopinj.
Ta primer prikazuje, zakaj sama natančnost krmilnika ne zagotavlja enakomernosti temperature.
Obloge lahko povečajo toplotno odpornost
Kemični nanosi na grelni površini lahko dodatno otežijo prenos toplote.
Plast nanosa uvaja dodaten toplotni upor med grelnim elementom in tekočino. Ko se ta upor poveča, bo grelnik morda potreboval večjo notranjo temperaturno razliko-in-tekočine za prenos enake moči.
Če je usedlina neenakomerna, lahko različni deli grelnika delujejo pod različnimi toplotnimi pogoji.
Redni pregledi in ustrezni postopki za-nadzor kopeli so zato lahko pomembni za procese, ki so nagnjeni k kristalizaciji, nabiranju vodnega kamna ali kopičenju kemikalij.
Kako popraviti neenakomerno segrevanje
Pri odpravljanju težav je treba preučiti celoten toplotni sistem namesto takojšnjega povečanja moči grelnika.
Koristni pregledi vključujejo:
Kartiranje temperatur na več lokacijah rezervoarjev
Merjenje dejanskega kroženja tekočine
Preverjanje stanja površine grelnika
Preverjanje razmika med grelniki
Pregledovanje razmika-od-grelca do stene
Potrjujem položaj senzorja-temperature
Primerjava dejanske koncentracije kopeli s specifikacijo postopka
Preverjanje, ali aktivno ogrevalno območje ustreza zahtevani moči
Povečanje moči brez popravka slabe cirkulacije lahko poslabša lokalne temperaturne razlike.
Za aPTFE potopni grelecenakomerno ogrevanje je odvisno od razmerja med močjo, aktivno površino, gibanjem tekočine, geometrijo namestitve in strategijo krmiljenja. Ko so ti parametri načrtovani skupaj, se lahko temperaturne razlike zmanjšajo, ne da bi preprosto dodali prekomerno zmogljivost ogrevanja.
