Kemikaalipaagil võib olla piisav küttevõimsus ja see võib ikka veel vaeva näha ühtlase protsessitemperatuuri saavutamiseks. Levinud põhjus on ebapiisav vedeliku ringlus ümberPTFE sukelkütteseade.
Kui kuumutatud vedelik jääb paagist läbi liikumise asemel küttekeha pinna lähedale, tekivad temperatuurigradiendid. Kontroller võib teatada sihttemperatuurist, samal ajal kui külmemad piirkonnad jäävad mujale protsessimahutisse.
Keemiliste seadmete puhul tuleks küttekeha valimist ja vedeliku liikumist seetõttu käsitleda ühe termilise{0}}disaini probleemina.
Kuumus peab küttekehast eemale liikuma
Sukelküttekeha muudab elektrienergia oma aktiivsel pinnal soojusenergiaks. Ümbritsev vedelik peab seejärel selle soojuse ära kandma.
Lihtsustatud soojusülekande{0}}suhe on järgmine:
Q=hAΔT
kusQedastatakse soojust,hon efektiivne soojus{0}}ülekandetegur,Aon küttepinna pindala jaΔTon temperatuuri erinevus küttepinna ja ümbritseva vedeliku vahel.
Vedeliku ringlus mõjutabh. Kui vool kerise ümber on nõrk, võib termiline piirkiht muutuda paksemaks ja soojusülekanne halvemaks.
Kütteseade võib siiski tarbida eeldatavat elektrienergiat, kuid paagi sees võib temperatuurijaotus muutuda ebaühtlaseks.
Loomulik konvektsioon ei ole alati piisav
Kui vedelik küttekeha lähedal muutub soojemaks, võib selle tihedus muutuda ja alata loomulik konvektsioon. See võib tekitada tsirkulatsiooni ilma pumbata.
Loodusliku konvektsiooni efektiivsus sõltub aga vedeliku omadustest, temperatuuride erinevusest, paagi geomeetriast, küttekeha orientatsioonist ja viskoossusest.
Sügavas paagis olev madala viskoossusega vedelik{0}} võib suhteliselt kergesti ringelda. Kontsentreeritud või viskoosne keemiline lahus võib käituda erinevalt.
Seetõttu ei saa eeldada, et ühes keemilises vannis hästi toimiv küttekeha tagaks sama temperatuuri ühtluse ka teises erinevate vedelikuomadustega vannis.
Mehaaniline tsirkulatsioon muudab termilist keskkonda
Pumbad, segistid ja protsessivool võivad oluliselt suurendada vedeliku liikumist küttepinna ümber.
Oluline on mitte ainult pumba nimivoolukiirus. Samuti on oluline voolu suund ja lokaalne kiirus küttekeha ümber.
Näiteks võib tagasivoolutoru tekitada tugeva tsirkulatsiooni paagi ühe külje lähedal, jättes samas vastaskülje suhteliselt seisma.
Samamoodi võib küttekeha, mis on paigaldatud otse tugeva väljalaskevoolu ette, kogeda väga erinevaid soojuse{0}}ülekandetingimusi kui teisest küttekehast, mis asub madala vooluhulgaga-nurgas.
Seetõttu tuleks küttekeha asukohta hinnata koos tsirkulatsioonimustriga.
Küttekeha asend võib mõjutada vereringet
A PTFE sukelkütteseadePaagi seinale liiga lähedale paigaldatud võib piirata vedeliku liikumist selle küttepinna osa ümber.
Sisemised torud ja konstruktsioonikomponendid võivad tekitada sarnaseid surnud tsoone.
Kompaktse paagi puhul tuleks üle vaadata mitmed mõõtmed:
Küttekeha-vahe seinani-
Küttekeha-alla-vahe
Kaugus sisemisest torustikust
Kaugus ringluse väljalaskeavadest
Kaugus tooriku laadimisaladest
Aktiivse küttesektsiooni suund
Eesmärk on säilitada piisav vedelikuvahetus aktiivse pinna ümber ilma tarbetuid voolupiiranguid tekitamata.
Küttepind ja tsirkulatsioon töötavad koos
Mõelge näitlikule 12 kW küttevajadusele.
| Küttekorraldus | Võimsus | Aktiivne piirkond | Keskmine soojusvoog | Tsirkulatsiooni seisukord |
|---|---|---|---|---|
| Kompaktne tsoon | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² | Nõrk |
| Hajutatud tsoon | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² | Mõõdukas |
| Hajutatud tsoon | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² | Tugev |
Keskmine soojusvoog arvutatakse järgmiselt:
q = P/A
Need arvud on pigem illustreerivad kui universaalsed tööpiirangud.
Võrdlus näitab, miks võimsus üksi ei kirjelda soojuslikku jõudlust. Sama 12 kW võib toota erinevaid töötingimusi sõltuvalt küttepiirkonnast ja vedeliku liikumisest.
Halb tsirkulatsioon võib temperatuuri reguleerimist moonutada
Oletame, et temperatuuriandur on paigutatud paagi hästi{0}}segatud osasse, samal ajal kui kütteseade on madala vooluhulgaga{1}}alal.
Andur võib saavutada soovitud temperatuuri aeglaselt, mistõttu kontroller säilitab kuumenemise kauem. Samal ajal võib kütteseadet vahetult ümbritsev vedelik muutuda oluliselt kuumemaks kui mõõdetud kogutemperatuur.
Vastupidine olukord võib tekkida ka siis, kui andur asub tugeva tsirkulatsioonitee lähedal, samas kui mõni muu piirkond jääb halvasti segunema.
Temperatuuri kaardistamine mitmes punktis võib aidata neid tingimusi kasutuselevõtu ajal tuvastada.
Viskoossus muudab tsirkulatsiooni olulisemaks
Keemiline kontsentratsioon võib mõjutada viskoossust. Viskoossuse suurenedes võib vedeliku liikumine muutuda raskemaks ja loomulik konvektsioon nõrgeneda.
See võib suurendada mehaanilise tsirkulatsiooni tähtsust, eriti kui on vaja suurt küttevõimsust.
Seetõttu ei tohiks suure viskoossusega protsessi suurust määrata vee-nagu tsirkulatsioonieelduste alusel ilma vedeliku tegelikke omadusi kontrollimata.
Soojuskujundus peaks arvestama koos tihedust, viskoossust, erisoojusvõimsust, töötemperatuuri ja tsirkulatsioonimeetodit.
Kuidas hinnata ringlust valiku ajal
Seadme spetsifikatsioonile võib lisada mitmeid praktilisi küsimusi:
Mis on normaalne protsessi voolukiirus?
Kust vedelik paaki siseneb ja sealt väljub?
Kas mehaaniline segamine on saadaval?
Millistes paagi piirkondades on nõrk ringlus?
Kuhu kütteseade paigaldatakse?
Kus temperatuuri mõõdetakse?
Kas viskoossus muutub oluliselt temperatuuri või kontsentratsiooniga?
Need üksikasjad aitavad kindlaks teha, kas sobivam on üks hajutatud küttetsoon või mitu väiksemat tsooni.
Enne võimsuse suurendamist tuleks kaaluda ringlust
Kui paagi temperatuuri ühtlus on halb, võib lihtsalt küttekeha võimsuse suurendamine suurendada kohalikku soojuskoormust, lahendamata tsirkulatsiooniprobleemi.
Parem on uurida küttepinna pindala, küttekeha asendit, voolu suunda, temperatuuri{0}}anduri asukohta ja vedeliku omadusi koos.
aPTFE sukelkütteseade, tõhus soojusülekanne sõltub enamast kui elektrilisest sisendist. Vedeliku piisav liikumine aitab transportida soojust PTFE pinnalt protsessi mahtu ja toetab ühtlasemat vanni temperatuuri.
Kui tsirkulatsioon on piiratud, paagi geomeetria on ebakorrapärane või keemilisel lahusel on kõrge viskoossus, saab tegeliku voolumustri, aktiivse kuumutusala, sukeldumissügavuse ja nõutava protsessitemperatuuri järgi välja töötada kohandatud kütteseadme paigutuse.
