Keemiatehas paigaldas neli PTFE sukelsoojendit 2000-liitrisesse peitsimispaaki, et pakkuda 16 kW küttevõimsust. Küttekehad paigaldati kahele vastasseinale, kummaski seinas oli kaks kütteseadet. Iga seina küttekehad olid üksteisest 60 mm kaugusel. Kuue kuu jooksul näitasid vastastikku asetsevad sisesoojendid{8}}, mis olid üle pilu, PTFE-d villitud servadel, samas kui välimised küttekehad jäid heasse seisukorda. Küttekehade vahe oli piisava voolu jaoks liiga kitsas.
Kui samasse paaki on paigaldatud mitu PTFE sukelsoojendit, on elementide vahekaugus kriitiline konstruktsiooniparameeter. Vahemaa määrab, kas vedelik saab küttekehade vahel vabalt voolata või muutub vahe seisvaks tsooniks, kus soojus koguneb ja küttekehad kuumenevad üle.
Miks elementide vahe on oluline?
Iga PTFE sukelsoojendi tekitab soojusvoogu, mis tõuseb piki selle kesta. Kui kaks kütteseadet on paigaldatud lähestikku, suhtlevad nende ploomid omavahel. Kui vahe on piisavalt lai, tõusevad ploomid iseseisvalt, tõmmates alt jahedat vedelikku ja säilitades voolu piki mõlemat pinda. Kui vahe on liiga kitsas, sulanduvad ploomid ja vool küttekehade vahel muutub piiratuks.
Kitsas vahes soojendatakse vedelikku mõlemalt poolt. See tõuseb kiiremini kui vedelik välispindadel. Vahe muutub tugeva ülesvooluga korstnaks, kuid vool mantlipindadel võib olla ebaühtlane. Pilu alumine osa võib olla vooluta, samas kui ülemine osa on suure kiirusega. Ebaühtlane vool tekitab kuumad kohad vastaspindade alumistele osadele.
| Küttekeha vahekaugus | Voolu küttekehade vahel | Korstna efekt | Kuuma koha risk | Soovitatav rakendus |
|---|---|---|---|---|
| <30 mm | Vaene | Tugev | Väga kõrge | Ei soovita |
| 30-50 mm | Mõõdukas | Mõõdukas | Kõrge | Ainult madal vattihedus |
| 50-80 mm | Hea | Mõõdukas | Madal | Enamik rakendusi |
| 80-120 mm | Suurepärane | Nõrk | Väga madal | Kõrge vattihedus |
| >120 mm | Suurepärane | Mitte ühtegi | Väga madal | Suured tankid |
Küttekehade vahekaugus ja selle mõju voolule ja kuumade punktide riskile
Korstna efekt
Kui kaks soojendusega kesta on vastamisi, toimib nendevaheline vahe korstnana. Vahes olev vedelik kuumutatakse mõlemalt poolt, muutub vähem tihedaks ja tõuseb ülespoole. Alt tõmmatakse sisse jahedamat vedelikku. Korstnaefekt võib olla kasulik, kui vahe on piisavalt lai, et võimaldada sujuvat voolu, kuid see võib olla kahjulik, kui vahe on liiga kitsas.
Kitsas vahes on korstna efekt tugev, kuid vool ebaühtlane. Vedelik kiireneb tõustes ja rõhu langus pilu põhjas piirab jaheda vedeliku sissevoolu. Pilu alumine osa saab vähem voolu ja seal töötavad küttekehad kuumenevad.
Vahemiku juhised erinevate kütteseadmete konfiguratsioonide jaoks
Soovitatav vahekaugus sõltub küttekeha asendist, vattide tihedusest ja vedeliku omadustest.
Üksteise vastas olevate vertikaalsete küttekehade puhul on soovitatav minimaalse vattiheduse (0,8–1,0 W/cm²) korral minimaalselt 50 mm ja suurema vattiheduse (1,2–1,5 W/cm²) puhul 80 mm. Vahekaugust tuleb mõõta ümbrise pindade, mitte kinnitusklambrite vahel.
Samale seinale kõrvuti paigaldatud küttekehade puhul võib vahekaugus olla väiksem, kuna küttekehad ei ole üksteise vastas. 30–40 mm vahe on piisav, et vältida sama seina külgnevate küttekehade vahelisi soojushäireid.
Vertikaalselt virnastatud horisontaalsete küttekehade puhul peaks vahekaugus olema vähemalt 100 mm, et alumisest küttekehast väljuv soojusvoog saaks ilma ülemise küttekeha vahele jäämata.
| Küttekeha konfiguratsioon | Soovitatav vahekaugus | Minimaalne vahemaa | Märkmed |
|---|---|---|---|
| Vertikaalne, vastamisi, madal WD | 50-80 mm | 40 mm | Mõõtke ümbriste vahel |
| Vertikaalne, vastamisi, kõrge WD | 80-120 mm | 60 mm | Kõrgem WD vajab rohkem ruumi |
| Vertikaalne, kõrvuti, sama sein | 30-50 mm | 25 mm | Küttekehad ei ole üksteise vastas |
| Horisontaalne, virnastatud | 100-150 mm | 80 mm | Plume peab põgenema |
| Vertikaalne, risti | 40-60 mm | 30 mm | Ploomid suhtlevad vähem |
Vahejuhised mitme PTFE sukelkütteseadme konfiguratsiooni jaoks
Vahekauguse mõju temperatuuri ühtsusele
Elementide vahe ei mõjuta mitte ainult ümbrise pinna temperatuuri, vaid ka temperatuuri ühtlust paagis. Liiga tihedalt paigutatud küttekehad loovad nende vahele lokaalse kuuma tsooni. Selles tsoonis olev vedelik on kuumem kui põhiosa ja seda tsooni läbivad toorikud võivad olla üle-kuumenenud.
Laiemalt paigutatud küttekehad jaotavad soojust ühtlasemalt. Iga küttekeha ploomid tõusevad iseseisvalt ja segunevad lahtise vedelikuga. Temperatuur kogu paagis on ühtlasem.
| Vahekaugus | Kohalik kuum tsoon | Massi temperatuuri ühtlus | Mõju tooriku kvaliteedile |
|---|---|---|---|
| <30 mm | Tugev | Kehv (±3–5 kraadi) | Nähtav variatsioon |
| 30-50 mm | Mõõdukas | Mõõdukas (±2–3 kraadi) | Väike variatsioon |
| 50-80 mm | Nõrk | Hea (±1–2 kraadi) | Väheoluline |
| >80 mm | Mitte ühtegi | Suurepärane (±0,5–1 kraadi) | Mitte ühtegi |
Elementide vahekaugus ja selle mõju temperatuuri ühtlusele ja tooriku kvaliteedile
Kui vahekaugust ei saa suurendada
Kui paak ei mahuta kütteseadmete vahel laiemat vahet, on võimalik vähendada küttekehade arvu, vähendada vattihedust või kasutada teistsugust kütteseadme konfiguratsiooni. Üks suur ja suure pindalaga kütteseade võib olla parem kui mitu tihedalt asetsevat kütteseadet.
Kohandatud PTFE sukelsoojendi konfiguratsioon, mille vahekaugus on optimeeritud paagi ja protsessi jaoks, lahendab küttekehadevahelise voolupiirangu algpõhjuse. Spetsifikatsiooniprotsess nõuab paagi mõõtmeid, küttekeha arvu, küttekeha suunda, vattihedust ja nõutavat võimsust. Rajatiste puhul, kus ühes paagis on mitu kütteseadet, parandab see rakendusespetsiifiline-lähenemine kütteseadmete vahelist voolu ja pikendab küttekeha kasutusiga.
