Sügavad protsessipaagid tekitavad erineva termilise probleemi kui madalad keemiavannid. Ülemine vedelikukiht võib saavutada sihttemperatuuri, samas kui alumine piirkond jääb jahedamaks, eriti kui tsirkulatsioon on nõrk või kuumutustsoon on koondunud ühe positsiooni lähedale.
A PTFE sukelkütteseadepaigaldatud sügavasse paaki tuleb seetõttu käsitleda kogu soojusringlussüsteemi osana. Küttekeha pikkus, paigaldussügavus, voolujaotus, vedeliku liikumine ja temperatuuri{1}}anduri asend mõjutavad temperatuuri stabiilsust.
Miks süvamahutites tekivad temperatuurierinevused?
Kui kütteseade tõstab lähedalasuva vedeliku temperatuuri, võib loomulik konvektsioon liigutada soojemat vedelikku ülespoole, samas kui jahedam vedelik liigub alla.
See mehhanism võib pakkuda kasulikku tsirkulatsiooni, kuid selle tõhusus sõltub vedeliku tihedusest, viskoossusest, temperatuuride erinevusest, paagi geomeetriast ja küttekeha asendist.
Piiratud tsirkulatsiooniga sügavas paagis võib vertikaalne vahemaa muutuda piisavalt suureks, et ülemise ja alumise piirkonna vahel säiliksid olulised temperatuurierinevused.
Pinna lähedale paigutatud temperatuuriandur võib seega näidata sihttemperatuuri, samal ajal kui alumine protsessitsoon jääb alla spetsifikatsiooni.
Küttekeha pikkus määrab küttetsooni
Lühike küttekeha koondab soojussisendi ühte piirkonda.
PikemPTFE sukelkütteseadesuudab kütet jaotada suuremale vertikaalsele kaugusele, eeldusel, et aktiivne küttesektsioon jääb korralikult vee alla.
Eesmärk ei ole lihtsalt küttekeha pikemaks muuta. Aktiivne kütteala peaks vastama paagi sellele osale, mis vajab termilist reguleerimist.
Näiteks sügav paak, mis sisaldab protsessikoormust suurema osa kõrgusest, võib kasu saada pikemast jaotatud küttetsoonist. Paak, mille alumine osa sisaldab aktiivset protsessivedelikku, võib vajada teistsugust paigutust.
Toitejaotus on oluline
Küttepinna keskmist soojusvoogu saab hinnata, kasutades:
q = P/A
kusPon elektrikütte võimsus jaAon aktiivne küttepiirkond.
Mõelge näitlikule 12 kW nõudele:
| Seadistamine | Võimsus | Aktiivne küttepiirkond | Keskmine soojusvoog |
|---|---|---|---|
| Lühike kontsentreeritud tsoon | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² |
| Pikemalt hajutatud tsoon | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
| Kaks hajutatud tsooni | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
Joonised on illustratiivsed ega esinda universaalseid tööpiiranguid.
Aktiivse ala suurendamine võib jaotada sama koguvõimsuse suuremale pinnale. See, kas see tagab parema jõudluse, sõltub vedeliku ringlusest ja paagi tegelikust geomeetriast.
Tsirkulatsioon määrab, kas soojus jõuab ülemisse paaki
Sügav paak nõuab tõhusat mehhanismi soojuse liigutamiseks läbi protsessimahu.
Loomulik konvektsioon võib olla piisav mõne madala{0}}viskoossusega lahenduse jaoks, kuid mehaaniline tsirkulatsioon võib pakkuda paremini ennustatavat segunemist.
Pumba tühjenduskoht on oluline. Tsirkulatsioonisüsteem, mis liigutab vedelikku horisontaalselt, ei pruugi vertikaalseid temperatuurierinevusi kõrvaldada, kui küttetsoon on paigutatud põhja.
Seetõttu tuleks seadme projekteerimisel hinnata küttekeha asukoha ja voolusuuna kombinatsiooni.
Temperatuurianduri asend võib mõjutada kontrolli stabiilsust
Üks andur esindab harva sügava protsessipaagi iga punkti.
Vaatleme lihtsustatud näidet:
Alumine küttetsoon: 68 kraadi
Keskmine paak: 62 kraadi
Ülemine paak: 58 kraadi
Kontrolleri sättepunkt: 60 kraadi
Kui andur asub ülemises piirkonnas, võib kütteseade jätkata tööd isegi siis, kui alumine tsoon on tunduvalt kuumem.
Kui andur asetatakse küttekeha lähedale, võib kontroller kütte välja lülitada enne, kui ülemine paak saavutab vajaliku temperatuuri.
Temperatuuri kaardistamine kasutuselevõtu ajal võimaldab tuvastada kõige tüüpilisema mõõtmiskoha.
Minimaalne vedelikutase peab olema määratletud
Sügavate paakide tase võib laadimise, tühjendamise, aurustamise ja keemilise täiendamise ajal oluliselt muutuda.
Aktiivne küttetsoon peaks normaalsetes töötingimustes jääma ettenähtud sukeldusvahemikku.
Praktiline disain peaks sisaldama järgmist:
Maksimaalne vedelikutase → normaalne töötase → minimaalne vedelikutase
Minimaalne tase peaks ühilduma aktiivse küttesektsiooni ja kaitsesüsteemiga.
Taseme tuvastamine ja sõltumatu ületemperatuuri kaitse võivad pakkuda täiendavaid kaitsemeetmeid, kui protsessi tingimused seda õigustavad.
Sügava paagi kütteaja hindamine
Oletame, et sügavtöötluspaak sisaldab 1200 kg lahust. Kasutades näitlikku erisoojusvõimsust 3,6 kJ/(kg·K), on vajalik temperatuuri tõus 25 kraadi .
Mõistlik kütteenergia on:
Q=mcΔT
Q=1,200 × 3,6 × 25=108,000 kJ
See võrdub umbes 30 kWh.
15 kW küttekeha puhul oleks ideaalne mõistlik -soojendusaeg:
30 ÷ 15=2 tundi
Tegelik kuumutamisaeg pikeneb paagi{0}}seinakadude, pinna aurustumise, torustiku, tooriku laadimise ja muude soojuskadude tõttu.
Arvutus aitab kindlaks teha, kas küttekeha nõutav võimsus on kooskõlas soovitud käivitus- või taastumisajaga.
Mitu küttetsooni võivad juhtimist parandada
Väga sügavate paakide jaoks, mitu sõltumatult juhitavatPTFE sukelkütteseadetsoonid võivad pakkuda suuremat paindlikkust kui üks pidevalt pingestatud küttesektsioon.
Eraldi tsoonid aitavad soojussisendit sobitada erinevate paagipiirkondadega või kompenseerida ebavõrdseid soojuskadusid.
Kuid mitu tsooni nõuavad ka rohkem elektrilist juhtimist ja temperatuuri jälgimist. Täiendav keerukus peaks olema põhjendatud protsessi termilise käitumisega.
Deep Process Tankide valikuandmed
Täielik spetsifikatsioon peaks sisaldama:
Paagi sügavus ja läbimõõt
Normaalne ja minimaalne vedeliku tase
Nõutav küttevõimsus
Sihttemperatuur ja lubatud kõikumine
Keemiline kontsentratsioon
Vedeliku viskoossus
Ringluse meetod
Küttekeha aktiivne pikkus
Küttekeha paigaldusasend
Temperatuuri{0}}anduri asukohad
Elektrivarustus
Töötsükkel
Temperatuuri hoidmine sügavas paagis ei ole seega lihtsalt küttekeha võimsuse suurendamise küsimus. A sobivPTFE sukelkütteseadepeab asetama küttepinna sellisesse kohta, kus soojust saab tõhusalt protsessivedelikku üle kanda, säilitades samal ajal piisava tsirkulatsiooni ja ohutu sukeldumissügavuse.
Sügavate, kitsaste või termiliselt ebaühtlaste paakide jaoks saab kohandatud küttekeha pikkuse ja mitme-tsooni paigutuse välja töötada vastavalt tegelikule vedelikutasemele, tsirkulatsioonimustrile, küttekoormusele ja saadaolevale paigaldusruumile.
