PTFE Daldırma Isıtıcıların Çevresindeki Lokal Sıcak Noktaların Nedenleri Nedir ve Bunlar Nasıl Ortadan Kaldırılır?

Bir tankın belirli kısımlarında işlenen parçalarda yanma, renk değişikliği veya daha hızlı kirlenme belirtileri görülürken, tankın diğer kısımlarındaki aynı parçalar standartlara uygundur. Bir dizi termokupl veya kızılötesi görüntüleme kullanılarak yapılan termal haritalama, PTFE daldırma ısıtıcı kılıfının 150 mm'si içinde sıcaklığın 15-25 derece değiştiğini gösterir. Isıtıcı nominal sınırlamaları dahilinde çalışıyor ancak bölgesel aşırı ısınma meydana gelmeye devam ediyor. Proses mühendisleri ve tank tasarımcılarının, soruna neden olan akışkan-dinamik mekanizmaları bulması ve ardından sıcaklığı normale döndürmek ve ürünün kalitesini korumak için dolaşımda belirli değişiklikler yapması gerekir.

En dik termal eğimler, ısıtıcı yüzeyindeki yüksek watt yoğunluğundan kaynaklanır. PTFE kılıflar dış sıcaklığı 150 derecenin altında tutar ancak güç küçük bir yüzey alanına odaklandığında sınır tabakasının sıcaklığı hızla yükselir. Herhangi bir durgun alanda, kılıfın yanındaki sıvı tabakası kılıf sıcaklığına yaklaşırken, toplu sıvı daha soğuk kalır. Lokalize aşırı ısınma, ısıya- duyarlı kimyasalları yok eder, ısıtıcının üzerinde anında kireç birikmesine neden olur ve PTFE'yi tekrarlayan termal gerilime maruz bırakarak hizmet ömrünü kısaltır.

Akış eşit şekilde dağıtılmadığında karıştırma iyi olmaz. Isınan sıvı kılıf boyunca yükselir ancak tankın tamamına yayılmaz. Akışı teşvik etmezseniz, ısıtıcının yakınındaki ceplerde veya yüzeyde sıcak katman birikerek alt bölgelerin yetersiz ısınmasına neden olur. Bu harekete yalnızca doğal konveksiyon neden olur, ancak hızı hala düşüktür-orta viskoziteli sıvılarda genellikle 0,1 m/s'den azdır-, dolayısıyla tank geometrisini veya viskozite bariyerlerini geçemez. Sonuç, ürünün temas ettiği yerde kalan sıcak noktalara benziyor.

Isıtıcıların nereye yerleştirileceğine ilişkin kararlar sorunu daha da kötüleştirir. Çok fazla ünite birbirine çok yakın monte edildiğinde, elemanlar arasında birbirini güçlendiren üst üste binen termal bariyer katmanları oluşur. Tank duvarlarına veya yapısal elemanlara 200 mm'den daha yakın bir şey koymak, geri dönüş yollarının çalışmasını zorlaştırır ve bu da devridaim için ölü bölgeler oluşturur. Her iki kurulumda da planlanan eşit ısı girişi, termal haritalamanın her zaman yakaladığı aşırı ısınmanın olduğu küçük alanlara bölünür.

Doğal konveksiyon, ilk başta ısıyı eşit şekilde yaymak için iyidir, ancak aynı zamanda uzun veya minimum düzeyde çalkantıya sahip tanklarda stabil, katmanlı katmanlar oluşturur. Daha sıcak, daha az yoğun sıvı, daha soğuk katmanların üzerinde kalarak metre başına 5-10 derecelik dikey eğimler oluşturur. Bu katmanlar, dışarıdan bir enerji kaynağı yoğunluk arayüzünü yok edene kadar bir arada kalır. Ortaya çıkan sıcaklık eşitsizliği, belirli tank kadranlarında görülen ürün kusurlarıyla doğrudan ilgilidir.

Pratik dolaşım artırma bu mekanizmaları kaynağında ortadan kaldırır. Pervaneler ısıtıcının üstüne veya yanına yerleştirildiğinde, ısıtıcının yüzeyini sürekli tarayan ve sıvıyı hacimle karıştıran türbülanslı bir akış sağlarlar. Devridaim pompaları kontrollü, düşük-kesme seçeneğidir. Alttan çeken ve yukarıya doğru dönen mütevazı bir devridaim pompası eklemek, tabakalaşmayı ele almanın tipik bir yoludur. Bu, yoğunluk katmanlarını kırar ve sıcaklığı birkaç dakika içinde eşitler.

Watt yoğunluğunun düşürülmesi dolaşımın iyileştirilmesiyle el ele gider. Daha uzun ısıtıcı elemanlar veya daha düşük-watt-yoğunluktaki birkaç ünite aynı miktarda gücü daha geniş bir alana yayar, bu da yüzey ile sıvı arasındaki sıcaklık farklarının daha eşit olmasını sağlar. Mevcut ısıtıcıları tankın merkez hattına doğru ve bariyerlerden uzaklaştırmak, akış kanallarının temiz olmasını sağlar ve sınır katmanının sıkışmasını önler. Stratejik saptırma plakaları sıvının sıcak yüzeylerde daha da fazla hareket etmesine yardımcı olur. Aslında, stratejik olarak yerleştirilmiş basit bir bölme, akışı ısıtıcı yüzeyi boyunca yönlendirerek sürekli geri gelen sıcak alandan kurtulabilir.

Bu önlemlerin hayata geçirilmesi süreci tasarımla başlar. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği modellemesi, siz onları yapmadan önce nesnelerin ne kadar hızlı ve ne kadar sıcak olacağını size söyleyebilir. Bu, ısıtıcı, pompa, bölme ve karıştırma hızı için en iyi yerleri bulmanızı sağlar. Kurulumdan sonra termal haritalama, çalışma hacminin ±2 derece dahilinde eşit olduğunu gösterir. Viskozite veya sıvı düzeyindeki değişiklikler gibi süreçteki değişikliklerden sonra düzenli olarak-yeniden eşleme performansın yüksek kalmasını sağlar.

Sadece belirtileri örtbas etmek yerine, watt yoğunluğunu azaltmak, ısıtıcıları hareket ettirmek ve saptırma plakaları veya pompalar takmak akışkan-dinamiği sorunlarını çözer. Dolayısıyla, yerel aşırı ısınma, termal haritalama, akış dağıtımı, doğal konveksiyon ve sirkülasyon artırma, sıcaklığı eşit tutmak için tüm sistemi oluşturur. Yüksek-viskoziteli sıvıların, muazzam tank hacimlerinin veya katı ürün kriterlerinin söz konusu olduğu zorlu durumlarda bile, doğru tasarım ve yerleştirme ile sıcaklık tutarlılığı sağlanabilir. Bu kuralları kullanan proses mühendisleri ve tank tasarımcıları, olası kalite sorunlarını ve ısıtıcı hasarını, tüm PTFE daldırma ısıtıcı kurulumlarında tekdüze, tekrarlanabilir termal performansa dönüştürür.