Deflektoriga mahutites, mida -kasutatakse segamiseks, keemilisteks reaktsioonideks ja soojusülekandeks-, tekitab deflektori ja paagi seina vaheline ruum voolu möödaviigukanali. Kui sellesse kanalisse on paigutatud PFA-soojendi, peab voolukiirus küttekehast mööda olema piisav soojusülekande säilitamiseks ja lokaalse ülekuumenemise vältimiseks. PFA-soojendite minimaalne möödavoolukiirus veevarustuses on 0,3–0,5 m/s, et hoida PFA pinnatemperatuur 10 kraadi piires puistevedelikust tüüpilise vattihedusega (3–5 W/cm²). Teatud deflektori vahekauguse jaoks (vahe deflektori serva ja paagi seina vahel) tuleb küttekeha läbimõõt valida nii, et küttekeha ümber oleva möödaviigukanali ristlõikepindala oleks kiiruse säilitamiseks piisavalt suur. Reegel: küttekeha OD peaks olema väiksem või võrdne 50% deflektori vahe laiusest. 100 mm deflektorivahe korral on küttekeha maksimaalne läbimõõt 50 mm. 50 mm vahe korral on küttekeha maksimaalne läbimõõt 25 mm. Suuremad kütteseadmed summutavad voolu, vähendades kiirust ja põhjustades ülekuumenemist.
Voolu ümbersõidu kiiruse arvutamine
Kiirus deflektori pilus on v=Q / A, kus Q on mahuline vooluhulk segistist või retsirkulatsioonipumbast ja A on selle pilu ristlõikepindala, mida kütteseade ei hõivata. Pilu kogulaius on W, küttekeha OD on D ja paagi kõrgus on H (eeldatakse, et see on täielikult vee all). Vaba ala A_free=(W - D) × H. Kui D läheneb W-le, läheneb A_free nullile, kiirus langeb dramaatiliselt. Et säilitada v Suurem või võrdne 0,3 m/s, peab A_free olema suurem kui Q / 0,3 või sellega võrdne. Tüüpilise paagi jaoks koos segistiga, mis tagab Q=0.05 m³/s (3 m³/min), H=2 m, nõutav A_vaba=0.05 / 0.3=0.167 m². Seejärel (L - S) × 2=0.167, seega L - S=0.0835 m=83.5 mm. Kui P=150 mm, maksimaalne S=150 - 83.5=66.5 mm. 65 mm küttekeha sobiks. Kui W=100 mm, maksimaalne D=100 - 83.5=16.5 mm-väga väike küttekeha. Sel juhul ei saa kütteseadet asetada deflektori pilusse; see tuleb ümber paigutada.
Looduslike konvektsioonipaakide puhul (ilma pumbata, ilma segistita) tekitab voolukiiruse ujuvus. Maksimaalne kiiruse tõus piki küttekeha on ligikaudu v=√(2 × g × × ΔT × L), kus g=9.81 m/s² on soojuspaisumistegur (0,0004/kraadi vee puhul), ΔT on temperatuuride erinevus küttekeha pinna ja mahu (10 kraadi) vahel ning L on küttekeha pikkus (1). v=√(2 × 9,81 × 0,0004 × 10 × 1)=√(0,0785)=0.28 m/s-minimaalselt. Kõik piirangud, mis seda kiirust vähendavad, võivad ohustada ülekuumenemist. Loomuliku konvektsiooni korral peaks küttekeha läbimõõt olema alla 30% deflektori vahe laiusest või sellega võrdne, et vältida lämbumist.
Küttekeha läbimõõt vs deflektori vahe valikutabel
| Deflektori vahe laius (mm) | Voolu tüüp | Minimaalne nõutav v (m/s) | Maksimaalne küttekeha OD (mm) v puhul Suurem või võrdne min | Soovitatav küttekeha OD (mm) | Märkmed |
|---|---|---|---|---|---|
| 50 | Sunnitud (pump, segaja) | 0.3 | 25 | 20–25 | Tihe, kuid teostatav |
| 50 | Loomulik konvektsioon | 0.25 | 15 | 12–16 | Väga väike küttekeha |
| 75 | Sunnitud | 0.3 | 40 | 32–38 | Hea |
| 75 | Loomulik | 0.25 | 22 | 20–25 | Vastuvõetav |
| 100 | Sunnitud | 0.3 | 58 | 50 | Standardne |
| 100 | Loomulik | 0.25 | 30 | 25 | OK |
| 125 | Sunnitud | 0.3 | 83 | 75 | Võimalik suur küttekeha |
| 150 | Sunnitud | 0.3 | 108 | 100 | Tüüpiline suurte paakide jaoks |
| 200 | Sunnitud | 0.3 | 158 | 150 | Võib sobida mitu küttekeha |
Ülegabariidilise küttekeha tagajärjed deflektorivahes
Kui küttekeha läbimõõt on deflektori vahe jaoks liiga suur (D > 0,6 × W sundvoolu korral, D > 0,3 × W loomuliku konvektsiooni korral), ilmneb kolm probleemi:
Voolu stagnatsioon: Kiirus langeb alla 0,2 m/s. Soojusülekandetegur h langeb 500–1000 W/m²·K tasemele 100–300 W/m²·K. Püsiva vattiheduse korral tõuseb PFA pinnatemperatuur 20–50 kraadi.
Lokaalne ülekuumenemine: Kõige kuumem punkt on kütteseadme allavoolu küljel (äravoolus). Temperatuuride erinevus üles- ja allavoolu vahel võib ulatuda 20–30 kraadini, põhjustades ebaühtlast termilist pinget.
Kiirendatud skaleerimine: Madal kiirus võimaldab mullidel ja osakestel kleepuda küttekeha külge, moodustades katlakivi ja biokilesid. Kaal vähendab veelgi soojusülekannet, luues positiivse tagasiside ahela.
Deflektori vahes asuva ülegabariidilise küttekeha välikontroll näitab selget mustrit: PFA on allavoolu pool kollakas või pruun ja valge katlakiviga. Ülesvoolu pool võib tunduda normaalne. Kui seda mustrit täheldatakse, on kütteseade vahe jaoks liiga suur.
Paigaldusvõimalused, kui vahe on liiga väike
Kui nõutav küttekeha läbimõõt ületab deflektori vahe maksimaalset lubatud, kaaluge järgmisi alternatiive:
Viige kütteseade ümber: Paigaldage kütteseade paagi keskele (deflektoritest eemale) või tsirkulatsioonisilmusesse. Keskpaigaldusel on sageli suurem voolukiirus kui deflektori vahedel.
Kasutage mitut väiksemat küttekeha: Kasutage ühe 50 mm küttekeha asemel kahte 25 mm küttekeha. Kogupindala (ja võimsus) võib olla sama, kuid igal väiksemal kütteseadmel on väiksem voolupiirang.
Suurendage deflektori vahet: Kui paagi konstruktsioon seda võimaldab, suurendage W, liigutades deflektoreid või kärpides deflektori servi. Lisades vahele 25 mm, saab 50 mm küttekeha, kuhu varem sobis vaid 32 mm.
Lisage voolu kiirendaja: Kohaliku kiiruse suurendamiseks paigaldage deflektori pilusse väike väljavoolik või joaotsik. Düüs tarbib veidi pumba energiat, kuid taastab soojusülekande.
Välja näide
5000 L segamispaagil oli deflektori vahe 80 mm. Tehas paigaldas 63 mm PFA küttekeha (79% vahest). Voolukiirus (mõõdetud) oli 0,12 m/s. Küttekeha maht suurenes 3 kuuga ja PFA pinnatemperatuur saavutas 70 kraadises vees 115 kraadi (tõus 45 kraadi). Tehas asendas selle kahe 25 mm küttekehaga (koguvõimsus sama), mis asetati deflektori mõlemale küljele. Kiirus ümber iga küttekeha oli 0,35 m/s. Katlakivi vähenemine, pinnatemperatuur langes 85 kraadini ja küttekeha eluiga pikenes 6 kuult 5 aastani. Kahe küttekeha (2 × 500=500=1 000) hind oli kõrgem kui ühe 63 mm küttekeha (800 dollarit), kuid pikem eluiga ja vähenenud seisakud tasusid end 18 kuu jooksul tagasi.
Järeldus: küttekeha OD on väiksem või võrdne 0,5 × deflektori vahe sundvoolu korral
Deflektori pilusse paigaldatud PFA-soojendi puhul valige küttekeha läbimõõt nii, et OD on väiksem või võrdne 0,5 × deflektori vahe laius (W) sundvoolu (pumbatud või segatud) korral ja OD väiksem või võrdne 0,3 × W loomuliku konvektsiooni korral. See tagab piisava vaba ala, et hoida minimaalset voolukiirust 0,3 m/s (sunnitud) või 0,25 m/s (looduslik). Liiga suured kütteseadmed summutavad voolu, põhjustades madalat kiirust, kõrget pinnatemperatuuri, kiirendatud katlakivi ja enneaegset riket. Mõõtke vahe, arvutage maksimaalne lubatud OD ja valige vastavalt. Kui vajalik OD ületab piiri, paigutage kütteseade ümber või kasutage mitut väiksemat küttekeha. Deflektori vahe on voolu jaoks, mitte võimalikult suure küttekeha täitmiseks. Austage vahet, määrake küttekeha suurus, säilitage vooluhulk. Teie kütteseade tänab teid aastatepikkuse kasutuse eest.
