Kuinka valita oikea PFA-lämmittimen halkaisija tietylle säiliön ohjauslevyvälille, jotta virtauksen ohitusnopeus pysyy minimissä?

Ohjattuja säiliöitä käytetään sekoitukseen, kemiallisiin reaktioihin ja lämmönsiirtoon, ja välilevyn ja säiliön seinämän välinen tila muodostaa virtauksen ohituskanavan. Lämmönsiirron varmistamiseksi ja paikallisen ylikuumenemisen estämiseksi virtausnopeuden on oltava riittävän suuri lämmittimen ohi, jos tähän kanavaan on asennettu PFA-lämmitin. Vesihuoltoa varten PFA-lämmittimien virtauksen ohitusnopeuden tulee olla vähintään 0,3-0,5 m/s, jotta PFA:n pintalämpötila pysyy 10 asteen sisällä bulkkinesteestä normaalilla wattitiheydellä (3-5 W/cm2). Tiettyä ohjauslevyn etäisyyttä varten (etäisyys välilevyn reunan ja säiliön seinän välillä) lämmittimen halkaisija on valittava siten, että lämmittimen ympärillä olevan ohituskanavan poikkileikkauspinta-ala on riittävän suuri nopeuden ylläpitämiseksi. Sääntö: lämmittimen ulkohalkaisijan tulee olla pienempi tai yhtä suuri kuin 50 % välilevyn raon leveydestä. Lämmittimen suurin ulkohalkaisija on 50 mm, kun välilevyjen välinen rako on 100 mm. Lämmittimen suurin ulkohalkaisija 50 mm:n etäisyydellä on 25 mm. Virtausta rajoittavat suuremmat lämmittimet, mikä alentaa nopeutta ja aiheuttaa ylikuumenemista.

Virtauksen ohitusnopeuden laskenta
Nopeus ohjauslevyvälissä on v=Q / A, jossa Q tilavuusvirtaus sekoittimesta tai kierrätyspumpusta ja A sen raon poikki-pinta-ala, jota lämmönvaihdin ei käytä. L=kokonaisraon leveys, S=lämmittimen ulkohalkaisija, K=säiliön korkeus (oletetaan täysin upotettuna). Vapaa alue on A _vapaa=(L - S) × K . Kun D lähestyy W:tä, A_free lähestyy arvoa 0 ja nopeus pienenee dramaattisesti. Jos v Suurempi tai yhtä suuri kuin 0,3 m/s, A_freen on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin Q / 0,3. Tyypilliselle säiliölle, jossa sekoitin tuottaa Q=0.05 m3/s (3 m3/min), H=2 m, tarvittava A vapaa=0.05 / 0.3=0.167 m2. Sitten (L - S) x 2=0.167. Siten L - S=0.0835 m=83.5 mm. Jos W=150 mm, maks. S=150 - 83.5=66.5 mm. 65 mm lämmitin olisi ok. Jos W=100 mm, maksimi D=100-83.5=16.5 mm-erittäin vaatimaton lämmitin. Tässä tilanteessa lämmitintä on mahdotonta laittaa välilevyn rakoon, se on siirrettävä.

Luonnollisissa konvektiosäiliöissä (ei pumppua, ei sekoitinta) virtausnopeus syntyy kelluvuuden vaikutuksesta. Suurin nopeuden lisäys lämmittimellä on noin v=√(2 × g × × ΔT × L), missä g=9.81 m/s2, on lämpölaajenemiskerroin (0,0004/aste vedellä), ΔT on lämpötilaero lämmittimen pinnan ja bulkin välillä (10 astetta) ja L on lämmittimen pituus (1 m). v=√(2 × 9,81 × 0,0004 × 10 × 1)=√(0,0785)=0.28 m/s-minimi. Jos vähennät tätä nopeutta millään tavalla, vaarana on ylikuumeneminen. Luonnollista konvektiota varten lämmittimen halkaisijan tulee olla pienempi tai yhtä suuri kuin 30 % ohjauslevyn raon leveydestä tukehtumisen välttämiseksi.

Lämmittimen halkaisija vs. Buffle Gap -valintakaavio
Baffle Gap Width (mm) Flow Type Minimum Required v (m/s) Max Heater OD (mm) for v >= minSuositeltu lämmittimen ulkohalkaisija (mm) Huomautuksia
50 Pakotettu (pumppu, sekoitin) 0.3 25 20–25 Tiukka, mutta käyttökelpoinen 50 Luonnollinen konvektio 0.25 15 12–16 Erittäin pieni lämmitin
75 Pakko 0.3 40 32–38 Hyvä 75 Luonnollinen 0.25 22 20-25 Hyväksyttävä 100 Pakko 0.3 58 50 Vakio 100 Luonnollinen 0.25 30 25 OK 125 Pakko 0.3 83 75 iso lämmitin mahdollinen 150 Pakko 0.3 108 100 Tyypillinen suurille tankeille
200 Pakotettu 0.3 158 150 Sopii useisiin lämmittimiin
Ylisuuren lämmittimen vaikutukset välilevytilassa
Jos lämmittimen halkaisija on liian suuri välilevyvälille (D > 0,6 × W pakkovirtaukselle, D > 0,3 × W luonnolliselle konvektiolle), se aiheuttaa kolme ongelmaa:

Virtauksen pysähtyminen: Nopeus putoaa alle 0,2 m/s. Lämmönsiirtokerroin h lasketaan arvosta 500 – 1 000 W/m 2 K arvoon 100 – 300 W/m 2 K. Vakiowattitiheydellä PFA:n pintalämpötila nousee 20-50 astetta.

Paikallinen ylikuumeneminen: Kuumin kohta on lämmittimen jälkeen (jäljellä). Lämpötilaero ylä- ja alavirran puolella voi olla jopa 20–30 astetta, mikä johtaa epätasaiseen lämpörasitukseen.

2.2 Nopeutettu hilseily Alhainen nopeus mahdollistaa hiukkasten ja kuplien tarttumisen lämmittimeen, mikä johtaa hilseen ja biokalvon muodostumiseen. Vielä enemmän lämmönsiirtoa menetetään asteikolla, mikä tuottaa positiivisen takaisinkytkentäsilmukan.

Valtavan lämmittimen kenttätarkastus välilevyvälissä näyttää selvän kuvion; kellastunut tai ruskea PFA alavirran puolella, jossa valkoisia hilseitä. Ylävirran puoli saattaa näyttää normaalilta. Jos näet tämän kuvion, lämmittimesi on liian suuri rakolle.

Asennusvaihtoehdot, kun rako on liian pieni
Jos tarvittava lämmittimen halkaisija on suurempi kuin välilevyn suurin sallittu halkaisija, ehdotetaan seuraavia ratkaisuja:

Lämmittimen siirtäminen: Aseta lämmitin säiliön keskelle (pois ohjauslevyistä) tai kierrätyssilmukkaan. Keskiasennuksessa virtausnopeus on usein suurempi kuin ohjauslevyn rakoissa.

Käytä monia pienempiä lämmittimiä Käytä kahta 25 mm:n lämmitintä yhden 50 mm:n lämmittimen sijaan. Jokaisella pienemmällä lämmittimellä on pienempi virtausrajoitus, mutta kokonaispinta-ala (ja teho) voivat olla samat.

lisää välilevyä Jos säiliön rakenne sallii, lisää W:tä siirtämällä ohjauslevyjä tai pienentämällä välilevyn reunoja. Lisäämällä etäisyyttä 25 mm, voidaan lisätä 50 mm lämmitin, johon aiemmin mahtui vain 32 mm.

Lisää virtauskiihdytin: Ohjain- tai suihkusuutin ohjauslevyvälissä lisää paikallista nopeutta. Suutin käyttää jonkin verran pumpun energiaa, mutta ottaa talteen lämmönsiirron.

Esimerkki kentästä:
5000 litran sekoitussäiliö 80 mm välilevyllä. Tehdas rakensi 63 mm:n PFA-lämmittimen (väli 79 %). Mitattu virtausnopeus=0.12 m/s. Lämmitin skaalattiin-3 kuukaudessa. PFA:n pintalämpötila oli 115 astetta 70 asteen vedessä (45 asteen nousu). Tehdas korvasi kaksi 25 mm:n lämmitintä (yhtätehoinen) ohjauslevyn kummallakin puolella. Nopeus kunkin lämmittimen ympärillä oli 0,35 m/s. Skaalaus väheni ja pintalämpötila laskettiin 85 asteeseen ja lämmittimen käyttöikä pidennettiin 6 kuukaudesta 5 vuoteen. Kaksi lämmitintä maksaa enemmän (2x500=500=1 000) kuin yksi 63 mm:n lämmitin (800 dollaria), mutta pidempi käyttöikä ja vähemmän seisokkeja maksoivat itsensä 18 kuukaudessa.

Johtopäätös: Lämmittimen OD pienempi tai yhtä suuri kuin 0,5 * pakotetun virtauksen ohjausväli
PFA-lämmittimelle, joka on välilevyvälissä, lämmittimen halkaisija tulee valita siten, että OD on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,5 välilevyraon leveys (W) pakkovirtaukselle (pumpattu tai sekoitettu) ja OD pienempi tai yhtä suuri kuin 0,3 W luonnollisessa konvektiossa. Tämä antaa riittävästi vapaata aluetta ylläpitämään virtauksen minimiohitusnopeutta 0,3 m/s (pakotettu) tai 0,25 m/s (luonnollinen). Ylisuuret lämmittimet kuristavat virtausta, mikä johtaa huonoon nopeuteen, korkeaan pintalämpötilaan, lisääntyneeseen hilseilyyn ja varhaiseen vikaan. Mittaa rako, määritä suurin sallittu OD ja valitse sopiva. Jos vaadittu OD on rajan ulkopuolella, siirrä lämmitintä tai käytä useita pieniä lämmittimiä. Ohjauslevytila ​​on tarkoitettu virtausta varten, ei suurimman lämmittimen työntämistä varten. kunnioita väliä, mitoi lämmitin, pidä virtaus. Anna lämmittimellesi vuosia palvelua ja kiitos.