Kelių PTFE šildytuvų išdėstymo optimizavimas vienodam bako temperatūros paskirstymui
Palik žinutę
Didesnėse proceso talpyklose, kuriose yra daugiau nei vienas PTFE panardinamasis šildytuvas, temperatūros gradientai dažnai išlieka ilgą laiką. Vienas kampas visada yra 8–12 laipsnių karštesnis už kitą, o vertikali stratifikacija sukelia skirtumą, kurį galima išmatuoti iš viršaus į apačią. Šildytuvai veikia visu pajėgumu, o bendra galia atitinka šilumos- nuostolių prognozes, tačiau produktų kokybė skiriasi nuo partijos iki partijos. Įrenginių inžinieriai ir rezervuarų projektuotojai žino, kad paskirstant šilumą svarbiau, kur pastatysite šildytuvą, nei kiek vatų jis turi. Dėl optimizuoto išdėstymo atsikrato šaltų ir karštų dėmių, todėl temperatūra patalpoje tolygi. Tai padeda išlaikyti pastovų reakcijos greitį, dangos storį ir proceso derlių.
Šilumos plitimas kelių -šildytuvų talpyklose pagrįstas gerai žinomomis skysčių-dinaminėmis koncepcijomis, kurių pagrindinė jėga yra natūrali konvekcija. Išilgai savo apvalkalo kiekvienas šildytuvas sukuria šilto skysčio srovę, kuri kyla į viršų. Aušintuvas teka žemyn bako sienelėmis ir tarp šildytuvų, kad užbaigtų cirkuliacijos elementą. Kai šildytuvai yra per arti vienas kito, mažesniu nei vieno šildytuvo ilgio atstumu, jų šiluminiai ribiniai sluoksniai persidengia. Tai sukuria sustiprintas karštas zonas tarp elementų ir palieka dalis šildytuvo išorėje, kurios nėra pakankamai šildomos. Kita vertus, per daug vietos palieka sustingusias vietas, kuriose natūrali konvekcija negali gerai perkelti šilumos. Rezultatas atrodo kaip pasikartojantys gradientai, kuriuos šiluminis žemėlapis visada randa pirmą kartą nustatant sistemą.
Šildytuvo nustatymo būdas taip pat turi įtakos maišymui. Sumontavus jį vertikaliai, stiprus srautas į viršų ir grįžtamasis srautas suardo stratifikaciją ir subalansuoja temperatūrą visame gylyje. Kartais bako architektūrai reikalingi horizontalūs šildytuvai. Šie šildytuvai ne taip gerai maišo skystį vertikalia kryptimi, todėl šiltesnis skystis kaupiasi paviršiuje ir sukuria stabilias sluoksniuotas zonas. Jei rezervuarai yra gilesni nei 1,5 m, vertikalus išdėstymas, kai tarp rezervuarų yra pakankamai vietos, visada veikia geriau nei horizontalios matricos, kad temperatūra būtų vienoda.
Praktinės tarpų taisyklės gaunamos iš realių{0}}tėkmės tyrimų ir našumo duomenų iš lauko. Atstumas tarp šildytuvų centrų turi būti du ar tris kartus didesnis už efektyvų bako gylį. Tai leis konvekcinėms ląstelėms augti be jokių problemų. Kad ribinis sluoksnis neužstrigtų ir grįžtamasis srautas neužsikimštų, atstumas nuo šildytuvo gaubto iki rezervuaro sienelių ar konstrukcinių dalių turi būti vieną ar du kartus didesnis už šildytuvo skersmenį. Šie dydžiai užtikrina, kad kiekvienas šildytuvas paveiktų skirtingą, bet persidengiantį cirkuliacijos tūrį, apimantį visą bako plotą. Gera nykščio taisyklė yra ta, kad visas šildomas ilgis turi būti paskirstytas aplink bako pėdsaką, o ne sutelktas vienoje vietoje.
Išdėstymo konfigūracija turi įtakos tam, kaip gerai veikia skirtingos kraujotakos ląstelės. Išlyginus eilutes išilgai vienos sienos, gaunamas stiprus „karštos sienos“ efektas: viena pusė teka aukštyn, o kita pusė negauna pakankamai šilto skysčio. Kryžminės-tankos srovės, perkeliančios šilumą į šoną ir pašalinančios negyvas zonas, sukuriamos dėl laipsniško dizaino, kuris kompensuojamas puse atstumo gretimose eilėse. Dažna klaida yra šildytuvų išdėstymas išilgai vienos sienos, todėl viena pusė karšta, o kita - šalta. Kita vertus, juos išskaidžius kryžminio-tanko maišymas tampa daug geresnis. Simetriškai išdėstyti tinkleliai puikiai tinka rezervuarams su stačiakampiais arba apskritais pėdsakais. Tačiau netaisyklingų formų rezervuarams gali prireikti asimetrinio išdėstymo, o tai gali būti patvirtinta pagal mastelio dydžio fizinius modelius.
Geresnė cirkuliacija sustiprina natūralią konvekciją, o tarpų taisyklės tampa ne tokios griežtos. Mažos-šlyties sparnuotės, šoniniai-recirkuliaciniai siurbliai arba tinkamose vietose sumontuoti pertvaros perkelia vandenį per šildytuvo paviršius ir tarpus tarp šildytuvų. Dėl šių pakeitimų nuolydžiai tampa ne tokie statūs, nepridedant daugiau galios. Pavyzdžiui, nedidelė recirkuliacinė kilpa, kuri traukiama iš bako apačios ir išleidžiama šalia paviršiaus, gali per kelias minutes sumažinti vertikalią stratifikaciją 70 %. Jei dėl proceso priežasčių jau vyksta maišymas, šildytuvas turi būti pastatytas taip, kad atitiktų jau esančius srauto kanalus, o ne prieš juos.
Montavimo patikrinimas patvirtina projektavimo tikslą. Temperatūros žemėlapių sudarymas skirtinguose gyliuose ir radialiniuose taškuose, kai apkrova pilna, ir esant pastovios būsenos-būsenai, matuojama, ar kažkas yra vienoda. Daugumos cheminių procesų tikslinis darbinio tūrio svyravimas neviršija ± 2 laipsnių. Infraraudonųjų spindulių vaizdavimas arba kelių{5}}taškų termoporos matricos gali parodyti bet kokias karštas vietas ar šaltas kišenes, kurias reikia perkelti arba kurios turi daugiau cirkuliacijos. Stebėdami galutines šildytuvo koordinates, orientaciją ir išmatuotus gradientus, galėsite pradėti techninę priežiūrą ar proceso koregavimą ateityje.
Tinkamos šildytuvo vietos pasirinkimas yra toks pat svarbus kaip ir tinkamo galios kiekio pasirinkimas, kad temperatūra būtų vienoda. Šilumos paskirstymas, šildytuvų atstumas, natūrali konvekcija, laipsniškas išdėstymas ir temperatūros vienodumas yra visi projektavimo aspektai, pagal kuriuos galima nuspręsti, ar kelių šildytuvų sistema atitinka specifikacijas, ar turi nuolatinių nuolydžių. Skaičiuojantis skysčių dinamikos modeliavimas optimizuoja šildytuvo architektūrą prieš gaminant bakus su sudėtingomis formomis, tirštais skysčiais arba griežtais vienodumo reikalavimais (±1 laipsniu arba griežtesniu). Modeliavimas prognozuoja greičio laukus ir temperatūros kontūrus realiomis -pasaulio sąlygomis. Tai leidžia lengvai išbandyti įvairias sąrankas ir atsikratyti lauko pakeitimų poreikio. Tinkamai naudojant šiuos principus, vieta iš galimos problemos tampa nuoseklaus, pasikartojančio PTFE panardinamųjų šildytuvų sistemų, skirtų visų tipų pramoniniams rezervuarams, šiluminių savybių pagrindu.
