Rezervoar za kemikalije ima lahko zadostno moč grelnika in še vedno težko doseže enotno temperaturo postopka. Pogost razlog je neustrezno kroženje tekočine okoliPTFE potopni grelec.
Ko segreta tekočina ostane blizu površine grelnika, namesto da bi se premikala skozi rezervoar, se razvijejo temperaturni gradienti. Krmilnik lahko sporoči ciljno temperaturo, medtem ko hladnejše regije ostanejo drugje v procesnem rezervoarju.
Za kemično opremo je zato treba izbiro grelnika in gibanje tekočine obravnavati kot en problem toplotnega-zasnove.
Toplota se mora odmakniti od grelnika
Potopni grelnik pretvarja električno energijo v toplotno energijo na svoji aktivni površini. Okoljska tekočina mora nato odnesti to toploto.
Poenostavljeno razmerje prenosa-toplote je:
Q=hAΔT
kjerQprenaša toploto,hje efektivni{0}}koeficient prehoda toplote,Aje ogrevalna površina inΔTje temperaturna razlika med grelno površino in okoliško tekočino.
Kroženje tekočine vplivah. Ko je pretok okoli grelnika šibak, lahko toplotna mejna plast postane debelejša in prenos toplote lahko postane manj učinkovit.
Grelnik lahko še vedno porabi pričakovano električno energijo, vendar lahko porazdelitev temperature v rezervoarju postane neenakomerna.
Naravna konvekcija ni vedno dovolj
Ko se tekočina v bližini grelnika segreje, se lahko spremeni njena gostota in začne se naravna konvekcija. To lahko ustvari kroženje brez črpalke.
Vendar pa je učinkovitost naravne konvekcije odvisna od lastnosti tekočine, temperaturne razlike, geometrije rezervoarja, usmerjenosti grelnika in viskoznosti.
Tekočina z nizko-viskoznostjo v globoki posodi lahko razmeroma enostavno kroži. Koncentrirana ali viskozna kemična raztopina se lahko obnaša različno.
Zato od grelnika, ki dobro deluje v eni kemični kopeli, ni mogoče samodejno pričakovati, da bo zagotavljal enako enakomernost temperature v drugi kopeli z drugačnimi lastnostmi tekočine.
Mehansko kroženje spremeni toplotno okolje
Črpalke, mešala in procesni tok lahko bistveno povečajo gibanje tekočine okoli grelne površine.
Pomemben dejavnik ni samo nazivni pretok črpalke. Pomembni sta tudi smer pretoka in lokalna hitrost okoli grelnika.
Na primer, povratni vod lahko povzroči močno cirkulacijo v bližini ene strani rezervoarja, medtem ko pusti nasprotno stran relativno mirujočo.
Podobno lahko grelnik, ki je nameščen neposredno pred močnim izpustnim tokom, doživi zelo drugačne pogoje-prenosa toplote od drugega grelnika, nameščenega v kotu z nizkim{1}}pretokom.
Zato je treba lokacijo grelnika oceniti skupaj z vzorcem kroženja.
Položaj grelnika lahko vpliva na cirkulacijo
A PTFE potopni grelecnameščen preblizu stene rezervoarja, lahko omeji gibanje tekočine okoli dela njegove grelne površine.
Notranje cevi in konstrukcijske komponente lahko ustvarijo podobne mrtve cone.
Pri kompaktnem rezervoarju je treba pregledati več dimenzij:
Razdalja-od-grelca do stene
Grelec-do-razdalje od dna
Oddaljenost od notranjih cevi
Oddaljenost od obtočnih izhodov
Oddaljenost od območij nalaganja obdelovancev
Usmerjenost aktivnega ogrevalnega odseka
Cilj je ohraniti ustrezno izmenjavo tekočine okoli aktivne površine brez ustvarjanja nepotrebnih omejitev pretoka.
Območje ogrevanja in kroženje delujeta skupaj
Upoštevajte ilustrativno zahtevo za ogrevanje 12 kW.
| Ureditev ogrevanja | Moč | Aktivno območje | Povprečni toplotni tok | Stanje cirkulacije |
|---|---|---|---|---|
| Kompaktno območje | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² | Šibko |
| Porazdeljeno območje | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² | Zmerno |
| Porazdeljeno območje | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² | Močna |
Povprečni toplotni tok se izračuna iz:
q = P/A
Te številke so bolj ilustrativne kot splošne omejitve delovanja.
Primerjava pokaže, zakaj sama moč ne opisuje toplotne učinkovitosti. Istih 12 kW lahko ustvari različne pogoje delovanja, odvisno od ogrevalne površine in gibanja tekočine.
Slaba cirkulacija lahko popači nadzor temperature
Recimo, da je temperaturni senzor nameščen v dobro-premešanem delu rezervoarja, medtem ko je grelnik v območju nizkega{1}}pretoka.
Senzor lahko počasi doseže ciljno temperaturo, kar povzroči, da krmilnik dlje vzdržuje ogrevanje. Medtem lahko tekočina, ki neposredno obdaja grelnik, postane bistveno bolj vroča od izmerjene skupne temperature.
Nasprotna situacija se lahko zgodi tudi, če je senzor nameščen blizu močne cirkulacijske poti, medtem ko drugo območje ostane slabo mešano.
Preslikava temperature na več točkah lahko pomaga prepoznati te pogoje med zagonom.
Zaradi viskoznosti je kroženje pomembnejše
Koncentracija kemikalij lahko vpliva na viskoznost. Ko se viskoznost poveča, lahko postane gibanje tekočine težje in naravna konvekcija lahko oslabi.
To lahko poveča pomen mehanskega kroženja, zlasti kadar je potrebna znatna moč ogrevanja.
Procesa z visoko viskoznostjo zato ne bi smeli določati z uporabo vodnih-podobnih predpostavk kroženja brez preverjanja dejanskih lastnosti tekočine.
Toplotna zasnova mora skupaj upoštevati gostoto, viskoznost, specifično toplotno kapaciteto, delovno temperaturo in metodo kroženja.
Kako oceniti naklado med selekcijo
V specifikacijo opreme je mogoče vključiti več praktičnih vprašanj:
Kakšna je normalna stopnja pretoka procesa?
Kje tekočina vstopi in izstopi iz rezervoarja?
Ali je na voljo mehansko mešanje?
Katera področja rezervoarja imajo šibko cirkulacijo?
Kje bo nameščen grelec?
Kje bodo merili temperaturo?
Ali se viskoznost bistveno spreminja s temperaturo ali koncentracijo?
Te podrobnosti pomagajo ugotoviti, ali je bolj primerna ena porazdeljena ogrevalna cona ali več manjših con.
Preden povečate moč, je treba razmisliti o kroženju
Če ima rezervoar slabo enakomerno temperaturo, lahko preprosto povečanje moči grelnika poveča lokalno toplotno obremenitev, ne da bi rešili osnovni problem kroženja.
Boljši pristop je skupaj preučiti površino ogrevalne površine, položaj grelnika, smer pretoka, lokacijo-temperaturnega tipala in lastnosti tekočine.
Za aPTFE potopni grelec, učinkovit prenos toplote ni odvisen le od vhodne električne energije. Ustrezno gibanje tekočine pomaga prenašati toploto s površine PTFE v procesni volumen in podpira bolj dosledno temperaturo kopeli.
Kadar je kroženje omejeno, je geometrija rezervoarja nepravilna ali ima kemična raztopina visoko viskoznost, je mogoče razviti prilagojeno razporeditev grelnika glede na dejanski vzorec pretoka, aktivno območje ogrevanja, globino potopitve in zahtevano temperaturo procesa.
