Kõrge puhtusastmega-pooljuhtkemikaalide vannid nõuavad ranget kontrolli saastumise, temperatuuri ja keemilise stabiilsuse üle. Kuumutusplaat võib säilitada nõutavat vedeliku temperatuuri, kui selle pind kuumeneb tunduvalt. See temperatuuride erinevus võib muutuda oluliseks inseneriprobleemiks, kui protsessikeemia on kohaliku ülekuumenemise suhtes tundlik.
Sestsoojendusplaadid, praktiline eesmärk ei ole lihtsalt vanni sihttemperatuuri saavutamine, vaid küttepinna hoidmine kontrollitud soojusvahemikus.
Massi temperatuur ja pinnatemperatuur on erinevad
Temperatuurikontroller mõõdab tavaliselt keemilist lahust ühes valitud kohas.
Kütteplaat ise võib olla tunduvalt kuumem, kuna soojus peab takistuselemendist liikuma läbi plaadikonstruktsiooni ja vedelikku.
Lihtsustatud suhe on järgmine:
Q=hAΔT
kus Q on ülekantud soojus, h on vedeliku -külgsoojuse-ülekandetegur, A on aktiivne ala ja ΔT on kuumutuspinna ja vedeliku temperatuuride erinevus.
Kui tsirkulatsioon on nõrk või soojusvoog kõrge, võib ΔT märkimisväärselt suureneda.
Madalam pinnatemperatuur võib parandada protsessi stabiilsust
Kõrge -puhtusastmega keemilise töötlemise korral võib liigne kohalik temperatuur tekitada soovimatuid termilisi gradiente.
Madalam pinna{0}}ja-vanni temperatuuride erinevus annab üldiselt suurema soojusvaru.
Seda on võimalik saavutada sobiva aktiivse piirkonna, kontrollitud võimsustiheduse, tõhusa tsirkulatsiooni ja sobiva kütteelemendi -jaotuse abil.
Täpne vastuvõetav pinnatemperatuur sõltub pigem keemilisest koostisest ja protsessi spetsifikatsioonist kui ühest universaalsest väärtusest.
| Kütte seisukord | Pinna- ja-vanni erinevus | Protsessi risk | Tüüpiline disaini suund |
|---|---|---|---|
| Madal soojusvoog + tugev vool | Väike | Madalam | Kõrge termiline marginaal |
| Mõõdukas soojusvoog | Mõõdukas | Juhitav | Tasakaalustatud disain |
| Suur soojusvoog + tugev vool | Kõrgem | Nõuab kinnitamist | Parandage ala või voolu |
| Suur soojusvoog + nõrk vool | Suur | Kõrgem | Vähendage kontsentratsiooni |
Tabelis on pigem võrdlevad juhised kui pooljuhtprotsesside piirangud.
PTFE-l on metallist erinev termiline käitumine
PTFE-d kasutatakse laialdaselt keemilises kuumutamises selle keemilise vastupidavuse ja elektriisolatsiooni omaduste tõttu.
Võrreldes kõrge juhtivusega metallidega edastab PTFE soojust vähem kergesti.
See tähendab, et sisemine takistuselement võib töötada kõrgemal temperatuuril kui PTFE välispind.
PTFE paksuse suurendamine võib veelgi suurendada soojustakistust.
Pooljuhtkemikaalvannide puhul tuleks seetõttu arvesse võtta täielikku soojusteed, mitte hinnata küttekeha jõudlust ainult vanni temperatuuri järgi.
Kõrge -puhtusastmega vannid muudavad pinna seisukorra oluliseks
Pooljuhtprotsessid võivad olla saastumise suhtes tundlikud.
Seetõttu tuleks kuumutusplaati hinnata mitte ainult keemilise vastupidavuse, vaid ka pinna stabiilsuse, puhtuse ja konkreetse protsessikeemiaga ühilduvuse suhtes.
Sademed või kahjustatud pinnad võivad muuta soojusülekannet.
Isegi väike lokaalne sade võib tekitada täiendava soojustakistuse ja muuta temperatuuri jaotust kahjustatud piirkonnas.
Võimsustihedus on peamine kontrollmuutuja
Keskmist soojusvoogu saab hinnata järgmiselt:
q = P / A
3 kW kütteplaadi puhul, mille aktiivpindala on 0,15 m², on keskmine väärtus ligikaudu 20 kW/m².
Kui aktiivset pinda vähendada 0,10 m²-ni, tõuseb väärtus ligikaudu 30 kW/m²-ni.
Teine konstruktsioon asetab aktiivsele pinnale 50% suurema keskmise termilise koormuse.
Kõrge -puhtusastmega keemiliste vannide puhul võib aktiivse ala suurendamine mõnikord tagada parema termilise kontrolli kui lihtsalt võimsuse suurendamine.
Tsirkulatsioon võib alandada pinnatemperatuuri
Vedeliku liikumine viib soojuse küttepinnalt eemale.
Sunnitud tsirkulatsioon on eriti kasulik, kui protsessi geomeetria võimaldab kontrollitud voolu otse läbi aktiivse küttepiirkonna.
Liigne turbulents ei ole aga alati soovitav.
Tsirkulatsioonisüsteem peaks tagama ühtlase soojuse eemaldamise ilma tundlikke protsessitingimusi häirimata.
Voolu jaotus on üldiselt olulisem kui lihtsalt pumba suure võimsuse määramine.
Anduri paigutus võib varjata kohalikku ülekuumenemist
Temperatuuriandur, mis asub kütteplaadist mitu sentimeetrit või rohkem, võib näidata stabiilset kogutemperatuuri, samal ajal kui küttekeha pinna temperatuur on palju kõrgem.
Arenduseks ja kinnitamiseks võivad täiendavad temperatuurimõõtmised kütteplaadi ümber anda selgema pildi.
See on eriti kasulik, kui kasutusele võetakse uus keemiline koostis või suurem kuumutusvõimsus.
Mitu küttetsooni võivad termilist kontsentratsiooni vähendada
Suur pooljuhtpaak võib vajada suurt koguküttevõimsust.
Selle asemel, et koondada kogu koormus ühele kompaktsele kütteplaadile, saavad soojussisendit jaotada mitu sõltumatult juhitavat küttetsooni.
Iga tsoon võib töötada väiksema võimsustihedusega.
See paigutus võib pakkuda ka paremat juhtimist, kui paagi eri osades on erinevad soojuskadud.
Käivitamise ja püsiva{0}}oleku tingimused erinevad
Käivitamise ajal võib keemiline vann olla sihttemperatuurist tunduvalt madalam.
Suurem küttekeha võimsus võib vähendada kütteaega.
Kui vann saavutab töötemperatuuri, võib pideva soojuskao kompenseerimiseks kuluda palju vähem energiat.
Seetõttu peaks sobiv juhtimissüsteem eristama käivitusnõudlust ja püsioleku{0}}nõudlust.
Suure{0}}võimsusega kuumutusplaadi pidev kasutamine maksimaalse võimsusega on harva tõhus temperatuuri-kontrollistrateegia.
Vältige vanni temperatuuri kasutamist ainsa ohutusnäidikuna
Stabiilne vanni temperatuur ei tõenda, et küttepind töötab ohutult.
Sõltumatu üle{0}}temperatuuri kaitse võib pakkuda täiendavat kaitsekihti, kui esmane kontroller või tsirkulatsioonisüsteem ebaõnnestub.
Madala -vedeliku-taseme kaitse on oluline ka siis, kui ebapiisav sukeldumine võib pinna jahutustingimusi oluliselt muuta.
Sobiva pinnatemperatuuri valimine
Iga pooljuhtkeemia vanni jaoks sobivat kuumutusplaadi pinna temperatuuri pole olemas.
Õige vahemik sõltub keemilisest koostisest, kontsentratsioonist, töötemperatuurist, soojusvoost, tsirkulatsioonist, aktiivsest piirkonnast ja protsessi nõutavast stabiilsusest.
Kohandatud kuumutusplaatide puhul tuleks protsessivanni spetsifikatsiooni, sihttemperatuuri, lubatud pinna{0}}--vedeliku temperatuuri erinevust, vajalikku võimsust, aktiivset ala, tsirkulatsioonitingimusi ja puhtusnõudeid hinnata koos. Kontrollitud pinnatemperatuur loob tugevama aluse stabiilsele kõrge -puhtusastmega keemilisele töötlemisele kui ainult vedeliku -temperatuurile tuginemine.
