Kuinka mitoittaa PTFE-lämmitin säiliölle, jossa on sivulle{0}}asennettu potkurisekoittaja?

Sivulle{0}}asennettu potkurisekoitin luo voimakkaan vaakasuoran nestevirran, joka virtaa säiliön ympärillä joen tavoin. Tähän virtaavaan liikkeeseen upotettu PTFE-uppolämmitin voi haihduttaa lämpöä paljon tehokkaammin kuin lepotilassa oleva säiliö. Mutta lämmitin on sijoitettava oikein tuohon kiertävään virtaukseen -- nopeaan, tulevaan virtaukseen juuri ennen kuin potkuri vetää nestettä sisäänpäin.

PTFE-lämmittimen puolen potkurisekoitinjärjestelmien mitoituksen teknisessä vaikeudessa sekoitin on enemmän kuin sekoituslaite. Se osallistuu aktiivisesti lämmittimen jäähdytysmekanismiin. Sekoitin ja lämmitin on kunnolla integroitu tarjoamaan dramaattisesti paremman lämpösuorituskyvyn ja pitämään PTFE-vaipan lämpötilat turvassa.

Miksi sekoitus vaikuttaa lämmittimen kokoon?
PTFE-uppolämmitin välittää energiaa nesteeseen konvektiolla vaipan pinnalla.

Liikkumattomassa altaassa:

Pääasiallinen lämmönsiirtomuoto on luonnollinen konvektio

Lämmintä nestettä tihkui hitaasti kotelosta

Se korvataan hitaasti viileämmällä nesteellä

Pintajäähdytys on edelleen rajoitettua

PTFE-lämmittimiä on käytettävä konservatiivisella wattitiheydellä näissä olosuhteissa, jotta vaippa ei ylitä käytännöllistä lämpötilarajaansa, noin 110 astetta upotuskäytössä.

Sivulle lisätty potkuri vaikuttaa merkittävästi tähän lämpökuvaan.

Pakotettu konvektio parantaa lämmönsiirtoa.
Potkuri liikuttaa aktiivisesti nestettä lämmittimen pinnalla ja tuottaa siten pakotetun konvektion.

Suurempi nesteen nopeus
Nesteen nopeuden lisääminen:

Rajakerrokset ovat ohuempia

Lämpö siirtyy nopeammin pois

Parannettu pinnan jäähdytys

Pienempi paikallisen ylikuumenemisen riski

Lämmönsiirtokerroin kasvaa merkittävästi, kun virtausta pakotetaan.

Reynoldsin luku lämpösuorituskyvylle
Reynoldsin luku vaikuttaa merkittävästi pakotetun konvektion lämmönsiirtokertoimeen.

Reynoldsin luku kasvaa:

Suuremmat nesteen nopeudet

Suuremmat ominaiskoot

Matala viskositeetin neste

Sekoittimen nopeuden lisääminen lisää lämmitintä ympäröivän nesteen sekoittumista, mikä lisää turbulenssia ja sekoittumista ja tehostaa lämmön poistumista PTFE-vaipasta.

Tämä parannettu jäähdytyskyky mahdollistaa suuremman lämmittimen kuormituksen rikkomatta turvallisia vaipan lämpötilarajoituksia.

Lisääntynyt wattitiheyskapasiteetti
Yksi sivulle asennettujen{0}}sekoittimien suurimmista eduista on mahdollisuus parantaa lämmittimen wattitiheyttä.

Lisääntynyt tyypillinen wattitiheys
Pakkosekoitus voi usein sallia luonnollisiin konvektio-olosuhteisiin verrattuna:

Sallittu wattitiheys 20–50 % suurempi

Tarkka lisäys riippuu

Nesteiden ominaisuudet

Virran nopeus

Säiliöiden geometria

Lämmittimen sijainti

Sekoittimen suunnittelu

Tämä suurempi sallittu kuormitus voi pienentyä:

Lämmittimen koko

Tarvittavien elementtien määrä

Asennusjalanjälki

Sähköinen monimutkaisuus.

Anna lahjan suorittaa vaipan jäähdytys.

Lämmittimen sijainnin merkitys
Merkittävin sääntö PTFE-lämmittimen mitoituspuolen potkurisekoitinjärjestelmässä on oikea sijainti.

Jäähdytyslaatu on erilainen kaikissa säiliön sisällä olevan virtauksen osissa.

Paras asento: Potkurin tuloaukon edessä
Missä on paras paikka lämmittimelle?

Säiliön seinälle

Juuri yli potkurin imuaukon

Vahvimmalla sisääntulevan virtauksen alueella

Tämä alue kattaa yleensä:

Nesteen tasainen nopeus

Tasainen jäähdytys.

Tasainen suunnattu liike

Maksimaalinen konvektiivinen hyötysuhde

Tuleva virtaus pyyhkäisee jatkuvasti kylmempää nestettä lämmityspinnan läpi ennen kuin se menee sekoittimen lapoihin.

Tämä johtaa erittäin tehokkaaseen ja ennakoitavaan vaipan jäähdytykseen.

Purkausvyöhyke: miksi sinun pitäisi pysyä poissa siitä
Potkurin purkausalue voi vaikuttaa aktiiviselta, mutta se on yleensä huono paikka lämmittimen paikantamiseen.

Haasteita purkausvirrassa
Purkausvyöhyke koostuu yleensä:

Myrskyisät pyörteet ja

Pyörivä kierrätys

Nopeuden vaihtelut

Mekaaniset tärinät

Tällaiset epävakaat virtausolosuhteet voivat aiheuttaa:

Epätasainen vaipan lämmitys

Paikalliset hotspotit

Hydrodynaamiset kuormat värähtelyssä

Väsymys tärinä

Toistuva mekaaninen rasitus PTFE-lämmittimiin suoraan poistovirtauksessa voi johtaa lyhyempään käyttöikään.

Virtausnopeuden arvio
Nesteen nopeus lämmittimen asennossa on arvioitava, jotta lämmitin voidaan mitoittaa oikein.

Nopeuden estimointimenetelmät
Sekoittimen virtausnopeus voidaan määrittää seuraavista:

Potkurin halkaisija

Pyörimisnopeus (rpm)

Potkurin nousu

Säiliön geometriat

Arviointi Tarkemmin sanottuna se voi sisältää:

Laskennallinen virtausdynamiikka (CFD)

Virtausmittausanturit

Värien testaus

Valmistajan suorituskykykäyrät

Tarkemmat nopeusarviot lisäävät luottamusta sallittujen wattitiheyden laskelmiin.

Mekaanisen tuen vaatimukset
Pakkovirtauksen alaisena olevaan lämmittimeen kohdistuu jatkuva hydrodynaaminen kuormitus.

Rakenteiden vahvistaminen
Tukirakenne on suunniteltava kestämään:

Jatkuva vetovoima.

Virtauksen{0}}aiheuttamat värinät

Mekaaninen jännitys (syklinen)

Vääntömomentti{0}}latautuu

Yleisiä tukitoimia ovat:

Vahvistetut kiinnityskannattimet

Risti{0}}tuet

Tärinää kestävät välilevyt

Tankin puolen jäykät ankkurit

Pitkäaikainen tärinä riittämättömissä tukiolosuhteissa voi johtaa:

Väsymyksestä johtuvia halkeamia

Kiinnityksen löystyminen

Sähköhäiriöt

PTFE-vaipan vauriot

Fluid Property Count
Pakotetun konvektion tehokkuus riippuu suuresti itse prosessinesteestä.

Matalaviskositeettiset nesteet
Ohuet nesteet, kuten:

Vesi.

Hapot, laimeat

Ratkaisut pinnoitukseen

reagoivat hyvin sekoitukseen ja synnyttävät huomattavan konvektiivisen jäähdytyksen.

Korkeaviskositeettiset nesteet
Viskoosisemmat liuokset johtavat:

Matalat Re-luvut

Vähemmän kolhuja

Paksummat lämpörajakerrokset

Tietyissä järjestelmissä sekoituksen etu saattaa heikentyä, ja voidaan tarvita konservatiivisempaa wattitiheyden valintaa.

Muutamia muita suunnittelunäkökohtia
Lämmittimen mitoituksessa on myös otettava huomioon joitakin lisänäkökohtia.

Kavitaatioalueen välttäminen
Lämmitintä ei saa sijoittaa potkurin muodostamille matalapaineisille kavitaatioalueille.

Upotussyvyyden säilyttäminen
• Säilytä asianmukainen nestepeitto sekoituksen ja prosessitason säädön aikana.

Lämpötila-anturin sijainti
Ohjaustermoparit tulee sijoittaa edustaville sekavirtausalueille, eivätkä ne saa olla suorassa kosketuksessa lämmittimen kanssa.

Sekoitettujen lämmitysjärjestelmien käytännön edut
Koko lämpöjärjestelmän suorituskykyä voidaan parantaa huomattavasti yhdistämällä sivulle{0}}asennettu sekoitin.

Edut sisältävät:

Nopeammat lämpenemisajat

tasainen lämpötila säiliössä

Pienempi lämmittimen jalanjälki

Parempi energiatehokkuus

Vaipan matalampi lämpötila

Pidempi käyttöikä lämmittimille

Näin ollen hallittu sekoitus tehokkaalla lämmityksellä tarjoaa usein vakaamman prosessiympäristön kiviaineksessa.

Abstrakti
Sivulle{0}}asennettu potkurisekoitin voi tarjota merkittävää lämpöhyötyä PTFE-uppokuumennusjärjestelmissä tehostamalla huomattavasti pakotettua konvektiota lämmittimen vaipan ympärillä. Suurempi nesteen nopeus lisää lämmönsiirtokerrointa ja mahdollistaa paljon suuremmat wattitiheydet kuin olisi turvallista luonnollisesti konvektoivassa säiliössä.

Menestyksen salaisuus on hyvä sijoitus. Lämmittimen sijoittaminen ylävirtaan sekoittimen imuaukosta tarkoittaa, että vaippa on voimakkaassa, tasaisessa sisääntulevassa virtauksessa, joka tarjoaa tehokkaan ja tasaisen jäähdytyksen. Sitä vastoin sijainti pyörteisessä purkausvirrassa saattaa aiheuttaa tärinän, epävakaan jäähdytyksen ja mekaanisen väsymisen ongelmia.

Tarjoamalla tarkan virtausarvion, vankan mekaanisen tuen ja huolellisen integroinnin sekoittimen ja lämmittimen välillä järjestelmä voi toimia kompaktimmin ja tehokkaammin, samalla kun se säilyttää turvalliset PTFE-käyttölämpötilat.

Lämmitin ja sekoitin eivät saa olla kilpailevia osia tilasta hyvässä prosessisäiliön suunnittelussa. Parhaat lämpöjärjestelmät ovat ne, joissa sekoitus ja lämmitys on suunniteltu yhdeksi yhteistyöyksiköksi.