Termal Girişimi Önlemek İçin Tek Bir Tanktaki Çoklu PTFE Isıtıcılar Arasında Önerilen Boşluk Nedir?

Yoğunlaştırılmış ısıtma kapasitesi için etkili bir yaklaşım gibi görünebilir, ancak iki güçlü PTFE daldırmalı ısıtıcı bir tankta birbirine çok yakın yerleştirildiğinde, bileşenler arasında akışkan-dinamik bir ölü bölge gelişebilir. Her ısıtıcı, yükselen bir sıcak sıvı sütunu üretir. Bu termal dumanların çarpışması tek bir kararsız akış düzenine neden olur, bu da ısıtıcılar arasındaki sıvının düzgün şekilde sirküle edilmediği anlamına gelir.

Birkaç PTFE ısıtıcıyı aralıklandırmanın mühendislik zorluğu termal girişimdir; sorun elektrik teması veya radyant ısıtma değildir. Asıl sorun konvektif hareketin bozulmasıdır. Yanlış aralık, ısı transfer verimliliğini etkiler, kılıf sıcaklığını artırır ve lokal sıcak noktalara neden olarak ısıtıcının ömrünü kısaltır.

PTFE Isıtıcı Doğal Konveksiyonla Nasıl Çalışır?
Konveksiyon, dikey bir PTFE daldırmalı ısıtıcının ısısının çevredeki sıvıya aktarıldığı baskın moddur.

Kılıf etrafındaki sıvıyı ısıttığında:

Yoğunluğu azalır

Sıvı yükselir

Soğutucu sıvı alttan ve yanlardan getirilir

Sürekli bir sirkülasyon bulutu oluşur

Bu doğal konveksiyon modeli, mekanik karıştırmaya gerek kalmadan ısıyı tankın her yerinde dolaştırır.

Tüyün şekli ve gücü aşağıdakiler de dahil olmak üzere birkaç şeye bağlıdır:

Isıtıcının Watt'ı

Sıvıların Viskozitesi

Tank tasarımı

Sıvı sıcaklığı

Isıtıcının yerleştirilmesi

Isıtıcının gücü yüksek olduğunda konveksiyon dumanları daha geniş ve hızlı olur, sıvı viskoz olduğunda ise daha yavaş ve küçüktür.

Çok fazla ısıtıcıyı birbirine yakın koyarsanız ne olur?
Komşu ısıtıcılar çevredeki aynı sıvı için rekabet ettiğinde sorunlar başlar.

Rakip akın bölgeleri
Konveksiyonun verimli çalışabilmesi için her ısıtıcının alt kısmını çevreleyen daha soğuk bir sıvıya ihtiyacı vardır.

Çok yakına ikinci bir ısıtıcı monte edilirse:

Giriş alanları örtüşüyor

Sınırlı soğuk sıvı beslemesi

Isıtıcılar arasındaki akış hızı düşer.

Dolaşımın zayıflaması

Isıtıcıların düzgün çalışabilmesi için nefes alacak alana ihtiyacı vardır.

Durgun Bir Sıcak Noktanın Geliştirilmesi
Konveksiyon akışı sınırlıysa ısıtıcılar arasında durgun bir bölge oluşabilir.

Bu sıkışıp kalmış konum şunları deneyimleyebilir:

Daha az sıvı hareketi

Yerel olarak daha yüksek sıcaklık

Kötü ısı transferi

Kılıf yüzeyi soğutması azaltıldı.

Isı transfer katsayısı düşerse ısıtıcıda aynı wattta bile PTFE kılıf sıcaklığı artacaktır.

Etki genellikle ters-verimlidir:

Daha düşük toplam ısıtma verimliliği

Yerel aşırı ısınma olasılığı daha yüksek

Kılıfın hızlandırılmış yaşlanması

Proses sıvılarında çamur veya kireç oluşumunda artış

PTFE Isıtıcılar Arasında Önerilen Boşluk
Termal girişimi azaltmak için genellikle minimum{0}}merkezden-merkeze aralık önerisi kullanılır.

Önerilen Minimum Ayırma
Önerilen genel aralık şöyledir:

Elemanın termal uzunluğunun 1,5 ila 2 katı

Örneğin:

Isıtmalı Uzunluk Önerilen Minimum Merkez Aralığı 500 mm 750 - 1000 mm
1000 mm 1500 – 2000 mm 1500 mm 2250 – 3000 mm
Bu ayırma, her ısıtıcının gereksiz etkileşim olmadan kendi konveksiyon dumanını geliştirmesine olanak tanır.

Bu Mesafe Neden Etkilidir?
Bu ayrılık noktasında:

Her ısıtıcı kendi başına daha soğuk sıvı çekebilme özelliğine sahiptir

Akış açlığı azalır

Konveksiyon hala simetriktir

Yüzey ısı transferi sabit kalır.

Termal dumanlar yüksek tank alanında hala etkileşime girebilir, ancak alt giriş akışı etkili çalışma için yeterince izole edilmiştir.

Derin Tankla İlgili Hususlar
Derin proses tanklarında ek konveksiyon zorlukları ortaya çıkar.

Yüksek Tanklarda Tüy Birleşmesi
Isınan sıvı yükselir, duman doğal olarak uzaklaşır ve yavaşlar.

Derin tanklarda:

Tüyler yukarı doğru dağılır

Ve yakındaki tüyler tepede birleşebilir

Daha zayıf üst seviye akış modelleri kararsız hale gelir.

Bu nedenle, uzun tanklar için, daha düşük seviyedeki- ayırma yeterli görünse bile, daha büyük aralık gerekli olabilir.

Sıcak veya Viskoz Sıvılar
Asitler, kaplama çözeltileri ve konsantre kimyasallar, çalışma koşulları altında viskoz veya tabakalı hale gelme eğilimindedir.

Daha yüksek viskozite doğal dolaşımı engeller ve bu nedenle doğru aralık daha önemlidir.

Isıtıcı Güvenilirliğine Termal Girişim Etkileri
Yetersiz aralık yalnızca ısıtma performansını etkilemez.

Yüksek Kılıf Sıcaklığı
Kısıtlı akış nedeniyle ısıtıcı yüzeyi etrafındaki sıvı soğutma etkisi azalır.

Sonuçlar şunları içerebilir:

Artan kılıf sıcaklığı

PTFE'nin geliştirilmiş yaşlanması

Dahili ısıtıcı teli gerginliği.

Tükenmişlik olasılığı daha yüksek

Tankta eşit olmayan sıcaklık dağılımı
Girişim yapan tüylerin oluşumu:

Bölgenizdeki sıcak noktalar

Termal tabakalaşma

Yavaş ısıtma bölgeleri

Süreç tutarsızlığı

Bu tür sıcaklık değişiklikleri, hassas kimyasal işlemlerde ürün kalitesini veya reaksiyonun kontrolünü olumsuz etkileyebilir.

Kesmek için diğer seçenekler
İkincil akış-kontrol sistemleri bazen fiziksel aralık tank boyutuyla sınırlı olduğunda paraziti azaltabilir.

Yatay Çapraz Çubuklar veya Bölmeler
Yakındaki ısıtıcılar arasındaki yatay bir bariyer veya dikey ayırıcı, konveksiyon dumanlarını kısmen izole edebilir.

Bunlar faydalıdır:

Giriş akışını atlayın.

Tüy Çarpışmalarını Azaltın

Dolaşım stabilitesi iyileşti

Ancak çoğu şey etkililiğe bağlıdır:

Tank şekli

Sıvıların özellikleri

Isıtıcı güç yoğunluğu

Baffle'ın Konumu

Neden Fiziksel Ayrılık Hala En İyisidir?
Ancak saptırma plakaları yerel akış koşullarını iyileştirebilse de, fiziksel aralık en güvenilir ve öngörülebilir yöntemdir.

Çevredeki sıvılara serbest erişim, her ısıtıcı için doğal konveksiyon için en uygun koşuldur.

Watt Yoğunluğunun Etkisi
Konveksiyon dumanının boyutu da ısıtıcının watt yoğunluğuna göre büyük ölçüde değişir.

Yüksek-Watt-Yoğunluklu Isıtıcılar
Daha yoğun ısıtıcılar şunları sağlar:

Tüy hızı daha hızlı

Daha büyük dolaşım alanları

Gelişmiş termal etkileşim

Çoğu zaman birbirlerinden daha uzakta bulunurlar.

Düşük-Watt-Yoğunluklu Isıtıcılar
Muhafazakar watt yoğunluğu şununla sonuçlanır:

Daha zayıf konvektif

Daha küçük tüy genişliği

Daha az girişim hassasiyeti

Düşük-watt-yoğunluklu PTFE ısıtıcıların neredeyse yalnızca aşındırıcı kimyasal tanklarda kullanılmasının nedenlerinden biri de budur.

Çoklu{0}ısıtıcılı tankların düzenine ilişkin öneriler
Pratik bir çoklu-ısıtıcı yapılandırması için aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:

Isıtıcı ısıtmalı uzunluk (

Toplam watt kullanımı

Sıvının viskozitesi

Tankın derinliği

Ajitasyon Yöntemi

Tıkanıklık mevcut

Proses sıcaklığı

Simetrik konumlandırma genellikle tanktaki en istikrarlı sirkülasyon modelini sağlar.

Isıtıcılar ayrıca aşağıdakilerden uzak tutulmalıdır:

Tank basamakları

Emme Girişleri

Yoğun çamur bölgeleri

İç yapısal destekler

Özet
Tank yapısının temel ama çok önemli bir özelliği, birkaç PTFE ısıtıcının uygun aralıklarla yerleştirilmesidir. Isıtıcılar birbirine çok yakınsa, ısıtıcıların doğal konveksiyon dumanları birbirine karışarak, dolaşımın zayıf olduğu ve ısı transfer verimliliğinin düşük olduğu durgun sıcak bölgelere neden olur. Bu termal girişim, kılıf sıcaklıklarının artmasına, ısıtıcının daha fazla aşınmasına ve tankın eşit olmayan şekilde ısınmasına neden olabilir.

Genel olarak, ısıtılan uzunluğun yaklaşık 1,5 ila 2 katı kadar bir merkez{0}}merkezden-merkez aralığı, her bir ısıtıcının bağımsız çalışmasına izin verirken, kılıf yüzeyi boyunca sabit konveksiyon akışı ve yeterli soğutma sağlar. Daha derin tanklar veya daha viskoz akışkanlar için, tankın üst kısmında dumanın karışmasını önlemek amacıyla ilave bir ayırma gerekli olabilir.

Bölmeler ve akış kılavuzları bazen parazit etkilerinin azaltılmasına yardımcı olabilir, ancak fiziksel ayırma hala en iyi seçenektir. Termal sistem tasarımında performans genellikle bileşenlerin bir araya sıkıştırılmasıyla değil, her üniteye bir miktar nefes alma alanı bırakılmasıyla artırılır.