Mikä on suositeltu etäisyys useiden PTFE-lämmittimien välillä yhdessä säiliössä lämpöhäiriöiden välttämiseksi?

Se voi tuntua tehokkaalta lähestymistavalta lämmityskapasiteetin keskittämiseen, mutta kun kaksi tehokasta PTFE-upotuslämmitintä sijoitetaan liian lähelle toisiaan säiliöön, komponenttien väliin voi muodostua nestemäinen -dynaaminen kuollut alue. Jokainen lämmitin tuottaa nousevan kuuman nesteen kolonnin. Näiden lämpöpilvien törmäys johtaa yksittäiseen epävakaaseen virtauskuvioon, mikä tarkoittaa, että lämmittimien välinen neste ei kierrä kunnolla.

Useiden PTFE-lämmittimien sijoittamisen tekninen haaste on lämpöhäiriö; ongelma ei ole sähkökontaktissa tai säteilylämmityksessä. Todellinen ongelma on konvektiivisen liikkeen häiriö. Väärä etäisyys vaikuttaa lämmönsiirtotehoon, nostaa vaipan lämpötilaa ja aiheuttaa paikallisia kuumia kohtia, mikä lyhentää lämmittimen käyttöikää.

Kuinka PTFE-lämmitin toimii Luonnollinen konvektio
Konvektio on hallitseva tila, jolla pystysuoran PTFE-sähkölämmittimen lämpö siirtyy ympäröivään nesteeseen.

Kun vaippa lämmittää nesteen ympärillä:

Sen tiheys pienenee

Neste nousee

Kylmempää nestettä tuodaan alhaalta ja sivuilta

Muodostuu jatkuva kiertovirtaus

Tämä luonnollinen konvektiokuvio kierrättää lämpöä koko säiliössä ilman mekaanista sekoitusta.

Pölyn muoto ja voima riippuvat muutamista asioista, mukaan lukien:

Lämmittimen teho

Nesteiden viskositeetti

Tankin suunnittelu

Nesteen lämpötila

Lämmittimen sijoittaminen

Konvektiopilvet ovat leveämpiä ja nopeampia, kun lämmittimen teho on suurempi, ja hitaampia ja pienempiä, kun neste on viskoosia.

Mitä jos laitat liian monta lämmitintä lähelle toisiaan
Ongelmat alkavat, kun viereiset lämmittimet kilpailevat samasta ympäröivästä nesteestä.

Kilpailevat tulovyöhykkeet
Jokainen lämmitin tarvitsee kylmemmän nesteen alaosan ympärille, jotta konvektio toimisi tehokkaasti.

Jos toinen lämmitin on asennettu liian lähelle:

Niiden ottoalueet menevät päällekkäin

Rajoitettu kylmänesteen tarjonta

Virtausnopeus lämmittimien välillä laskee.

Verenkierron heikkeneminen

Lämmittimet tarvitsevat tilaa hengittääkseen toimiakseen kunnolla.

Stagnant Hot Spotin kehittäminen
Jos konvektiovirtaus on rajoitettu, lämmittimien väliin voi muodostua pysähtynyt vyöhyke.

Tämä loukkuun jäänyt sijainti voi kokea:

Vähemmän nestemäistä liikettä

Paikallisesti korkeampi lämpötila

Huono lämmönsiirto

Vaipan pinnan jäähdytystä on vähennetty.

Jos lämmönsiirtokerroin pienenee, PTFE-vaipan lämpötila nousee jopa samalla teholla lämmittimessä.

Vaikutus on yleensä kielteinen{0}}:

Alempi kokonaislämmitysteho

Suurempi mahdollisuus paikalliseen ylikuumenemiseen

Vaipan nopeutunut ikääntyminen

Lietteen lisääntyminen tai kalkin muodostuminen prosessinesteissä

Suositeltava etäisyys PTFE-lämmittimien välillä
Lämpöhäiriöiden vähentämiseksi käytetään usein keskipisteen{0}}keski-välin vähimmäissuositusta.

Suositeltu vähimmäiserottelu
Yleinen ehdotettu väli on:

1,5-2 kertaa elementin lämpöpituus

Esimerkiksi:

Lämmitetty pituus Suositeltu pienin keskietäisyys 500 mm 750 - 1000 mm
1000 mm 1500 – 2000 mm 1500 mm 2250 – 3000 mm
Tämän erotuksen ansiosta jokainen lämmitin voi kehittää oman konvektiopuilun ilman tarpeetonta vuorovaikutusta.

Miksi tämä etäisyys on tehokas
Tässä erottelukohdassa:

Jokainen lämmitin pystyy imemään viileämpää nestettä yksinään

Flow-nälkä vähenee

Konvektio on edelleen symmetrinen

Pintalämmönsiirto pysyy tasaisena.

Lämpöputket voivat silti olla vuorovaikutuksessa korkeammalla säiliöllä, mutta alempi imuvirtaus on riittävän eristetty tehokkaan toiminnan kannalta.

Syväsäiliötä koskevia huomioita
Lisäkonvektio-ongelmia syntyy syvien prosessisäiliöiden kanssa.

Plume sulautuu korkeisiin tankkeihin
Kuumentunut neste nousee ylös, täplä hajoaa ja hidastuu luonnollisesti.

Syvissä säiliöissä:

Pilvet leviävät ylöspäin

Ja lähellä olevat pillit voivat liittyä yhteen yläosassa

Heikommat ylemmän tason virtauskuviot muuttuvat epävakaiksi.

Näin ollen korkeiden säiliöiden kohdalla, vaikka matalampi{0}}tasoero näyttäisikin riittävältä, suurempi väli saattaa olla tarpeen.

Kuumia tai viskoottisia nesteitä
Hapot, pinnoitusliuokset ja tiivistetyt kemikaalit pyrkivät muuttumaan viskoosiksi tai kerrostumaan käyttöolosuhteissa.

Korkeampi viskositeetti estää luonnollista kiertoa ja siksi oikea väli on tärkeämpää.

Lämpöhäiriövaikutukset lämmittimen luotettavuuteen
Huono etäisyys ei vaikuta pelkästään lämmitystehoon.

Korkea vaipan lämpötila
Nestejäähdytysvaikutus lämmittimen pinnan ympärillä heikkenee rajoitetun virtauksen vuoksi.

Seuraukset voivat sisältää:

Lisääntynyt vaipan lämpötila

PTFE:n tehostettu ikääntyminen

Sisäisen lämmittimen langan kireys.

Suurempi mahdollisuus burnoutiin

Epätasainen lämpötilan jakautuminen säiliössä
Häiritsevien pillien muodostuminen:

Hotspotit alueellasi

Terminen kerrostuminen

Hitaan lämmityksen vyöhykkeet

Prosessin epäjohdonmukaisuus

Tällaiset lämpötilan muutokset voivat heikentää tuotteen laatua tai reaktion hallintaa tarkkuuskemiallisissa toiminnoissa.

Muita leikkausvaihtoehtoja
Toissijaiset virtauksen{0}}säätöjärjestelmät voivat joskus vähentää häiriöitä, kun säiliön koko rajoittaa fyysistä väliä.

Vaakasuuntaiset poikkipalkit tai ohjauslevyt
Vaakasuora este tai pystysuora jakaja lähellä olevien lämmittimien välillä voi osittain eristää konvektiopilvet.

Näistä on apua:

Ohita imuvirtaus.

Vähennä pilvien törmäyksiä

Verenkierron vakaus parani

Mutta paljon riippuu tehokkuudesta:

Tankin muoto

Nesteiden ominaisuudet

Lämmittimen tehotiheys

Bafflen sijainti

Miksi fyysinen ero on edelleen paras
Mutta vaikka ohjauslevyt voivat parantaa paikallisia virtausolosuhteita, fyysinen väli on luotettavin ja ennustettavin menetelmä.

Vapaa pääsy ympäröiviin nesteisiin on optimaalinen edellytys luonnolliselle konvektiolle jokaiselle lämmittimelle.

Wattitiheyden vaikutus
Konvektiopilven koko vaihtelee myös suuresti lämmittimen wattitiheyden mukaan.

Korkean-watin-tiheyksiset lämmittimet
Voimakkaammat lämmittimet antavat:

Pyörivä nopeus nopeammin

Suuremmat kiertoalueet

Tehostettu lämpövuorovaikutus

Ne sijaitsevat usein kauempana toisistaan.

Matala-watin-tiheyslämmittimet
Konservatiivinen wattitiheys johtaa:

Heikompi konvektiivinen

Pienempi täplän leveys

Pienempi häiriöherkkyys

Tämä on osa syytä, miksi matalan-watin-tiheyksisiä PTFE-lämmittimiä käytetään lähes yksinomaan syövyttävien kemikaalien säiliöissä.

Suosituksia moni{0}}lämmityssäiliöiden sijoittelulle
Käytännöllisen moni{0}}lämmittimen kokoonpanossa on otettava huomioon seuraavat seikat:

Lämmittimen lämmitetty pituus (

Kokonaisteho

Nesteen viskositeetti

Säiliön syvyys

Agitointimenetelmä

Este läsnä

Prosessin lämpötila

Symmetrinen asemointi tarjoaa yleensä vakaimman kiertokuvion säiliössä.

Lämmittimet tulee myös pitää poissa:

Tankin askelmat

Imuaukot

Tiheän mukan alueet

Sisäiset rakenteelliset olkaimet

Yhteenveto
Yksi säiliön rakenteen perus- mutta erittäin tärkeä piirre on useiden PTFE-lämmittimien oikea etäisyys. Jos lämmittimet ovat liian lähellä toisiaan, lämmittimien luonnolliset konvektiopilkut häiritsevät toisiaan, mikä johtaa pysähtyneisiin kuumiin vyöhykkeisiin, joissa on huono kierto ja alhainen lämmönsiirtoteho. Tämä lämpöhäiriö voi aiheuttaa vaipan lämpötilan nousua, lämmittimen kulumista ja säiliön epätasaista lämpenemistä.

Yleensä noin 1,5–2 kertaa lämmitetyn pituuden keskipisteen -keskipisteen välinen etäisyys antaa jokaisen lämmittimen toimia itsenäisesti ja varmistaa samalla vakaan konvektiovirtauksen ja riittävän jäähdytyksen vaipan pinnalla. Syvemmille säiliöille tai viskoosisemille nesteille lisäerottelu voi olla välttämätöntä, jotta vältetään pillien sekoittuminen säiliön yläosassa.

Ohjaimet ja virtausohjaimet voivat joskus auttaa vähentämään häiriöitä, mutta fyysinen erottelu on silti paras vaihtoehto. Lämpöjärjestelmän suunnittelussa suorituskykyä ei tyypillisesti paranneta puristamalla komponentteja yhteen, vaan antamalla jokaiselle yksikölle jonkin verran hengitystilaa.