Як розрахувати необхідну кількість нагрівачів PTFE для великого прямокутного резервуара з покриттям?

Часто великий резервуар для покриття оснащений одним величезним занурювальним нагрівачем з PTFE, що призводить до нерівномірного теплового середовища. Елемент інтенсивно нагріває резервуар, створюючи обмежену гарячу зону, причому дальні кути резервуара є холоднішими та мають погану циркуляцію. Результатом є нерівномірна якість покриття, нерівномірна хімічна активність і повільне термічне відновлення. Набагато кращою стратегією є розподіл повного теплового навантаження між декількома меншими нагрівачами з ПТФЕ, стратегічно розташованими по всьому баку, щоб створити тепловий «об’ємний звук», який охоплює весь технологічний об’єм стабільним рівномірним теплом.

Тепло має поширюватися, як теплий приплив, що надходить з усіх боків. Вам потрібні широкі схеми циркуляції, а не одна агресивна термостовпа.

Чому великі прямокутні баки важко рівномірно нагріти
Архітектура великих резервуарів з покриттям природним чином забезпечує стійкість до рівномірного розподілу температури.

Є кілька причин, чому це виклик:

Рух рідини-на великі відстані

Кути з поганою циркуляцією

Вплив стратифікації

Втрата тепла через великі відкриті поверхні

Перешкоди для стелажів і робочих предметів

Нерівномірно збуджені процеси

Коли тепло концентрується в одному місці, тепловий шлейф, створений нагрівачем, може не повністю досягати далеких кінців бака.

Це призводить до:

Холодні куточки

Місцеве накопичення тепла-

Хімічний склад неоднорідного розчину

Не-рівномірне осадження покриття

Погана продуктивність{0}}нагрівання

Отже, складність проектування виходить за рамки простого додавання всіх ват. Фактичне розташування та кількість обігрівачів також важливі.

Розрахунок загальної потреби в опаленні
Щоб розрахувати кількість нагрівачів з ПТФЕ, необхідних для систем великих прямокутних резервуарів, перш за все необхідно розрахувати загальну потребу в теплі.

Зазвичай це складається з двох основних частин:

Завантаження для нагріву-
Енергія, необхідна для нагрівання технологічного розчину від початкової температури до робочої температури протягом допустимого періоду часу.

Основні змінні:

Ємність бака

Щільність розчину:

Питома теплоємність

Необхідне підвищення температури

Час, необхідний для розігріву

Утримання навантаження
Енергія, необхідна для підтримки робочої температури бака після того, як він досяг-стаціонарного стану.

Втрати технічного обслуговування можуть виникнути через:

стінки бака.

Втрата поверхневої води

Система вентиляції

Процес навантаження

Втрати тепла в навколишнє середовище

Коли загальна потреба у потужності відома, опалювальне навантаження можна розумно розподілити між кількома обігрівачами.

Чому менші обігрівачі більш ефективні
Кілька менших занурювальних нагрівачів з PTFE забезпечують значні теплові переваги порівняно з одним великим нагрівачем.

Покращений розподіл температури
Кожен нагрівач виробляє власний висхідний тепловий шлейф.

Якщо правильно розташувати ці шлейфи, вони перекриваються та взаємодіють, створюючи:

Більш рівномірне поширення

Змішування покращує тепло

Знижене розшарування.

Видалення холодної зони

По всьому резервуару є широка помірна теплова циркуляція замість великого гарячого центру.

Зменшення локалізованого перегріву
Великі окремі нагрівачі часто створюють високі локалізовані температури розчину навколо поверхні елемента.

Менші обігрівачі розподіляють надходження тепла більш рівномірно, зменшуючи локальне теплове навантаження до:

Хімікати процесу

Гільзи для танків

Заготовки

Адитивна хімія

Оперативне резервне копіювання
Кілька нагрівачів також підвищують надійність системи.

Якщо не працює один нагрівач:

Решта обігрівачів працюють

Роботу при зниженій температурі можна продовжувати на короткий час

Уникнення аварійного відключення

Простіше планування графіка заміни

Ця надмірність корисна, зокрема, у випадку безперервного виробничого середовища.

Розрахунок кількості нагрівачів
Скільки знадобиться нагрівачів, в основному визначається розміром резервуара та циркуляцією вмісту.

Правило між великими пальцями
Як правило, ви можете встановити один нагрівач приблизно кожні:

1,5-2,5 м по довгих стінках ємності

Точний інтервал залежатиме від таких змінних, як:

Висота бака

В'язкість розчину

Ступінь збудження

Нагрівач ватної щільності

Температури процесу

Форма резервуара

Довші резервуари потребують більшої кількості точок нагріву, щоб мінімізувати мертві зони.

Розуміння взаємодії теплових шлейфів
Кожен PTFE нагрівач створює природну конвекцію, в якій нагріта рідина тече вгору від поверхні оболонки.

Вплив ватної щільності
Поведінка теплового струменя дуже чутлива до ватної щільності нагрівача.

Щільність ват зростає:

Швидше течіть вгору

Більш інтенсивна локалізована конвекція

Більш потужні шлейфи тепла

Нижча щільність ват призводить до:

Більш м'який потік.

Більш рівномірний розподіл тепла

Менш локалізована турбулентність

Ідея полягає не в сильному змішуванні, а в тому, щоб мати плавне перекриття циркуляційних моделей по всьому об’єму бака.

Рекомендовані схеми розташування обігрівача
Геометрія розташування нагрівача має значний вплив на теплові характеристики.

Не встановлюйте одну стінку
Часто призводить до встановлення всіх нагрівачів з одного боку бака:

Холодні зони на протилежних стінах

Погана циркуляція між баками

Не-однорідна температура процесу

Навіть якщо загальна потужність є достатньою, дальній бік резервуара може бути термічно мертвим.

Використовуйте анти{0}}розподіл
Краще розташувати обігрівачі на протилежних довгих стінах у шаховому порядку.

Таке оформлення сприяє:

Поперечний-рух

Взаємодія конвекційних струмів

Рівномірний розподіл тепла

Уповільнення у відстаючих регіонах

Схема циркуляції, що виникає в результаті, розподіляє тепло більш рівномірно по всьому баку.

Дивлячись на геометрію резервуара та схему процесу
Відповідну конфігурацію нагрівача також необхідно враховувати у фізичних реаліях процесу покриття.

Закупорка стійки та заготовки
Природна циркуляція може бути порушена великими стелажами для деталей або щільно завантаженим виробничим обладнанням.

По можливості слід уникати розміщення обігрівачів у закритих зонах.

Вплив накачування та перемішування
Механічне перемішування та рециркуляція розчину значно впливають на структуру теплового потоку.

У резервуарах з інтенсивним перемішуванням може бути доречним більший відстань між нагрівачами, оскільки примусове змішування сприяє вирівнюванню температури.

Кутова геометрія
Вигини резервуарів природним чином створюють зони низького потоку.

Більше уваги слід приділити механізмам, за допомогою яких туди потрапляє циркуляція тепла.

Чому дозвіл на встановлення важливий
Достатня відстань — це більше, ніж проблема тепла.

Також необхідно підтримувати адекватний зазор для:

Монтаж обігрівача

Прибирання під час обслуговування

Доступ для прибирання

Видалення осаду

Перевірки цистерн

Розміщення обігрівачів занадто близько один до одного може ускладнити обслуговування та зменшити ремонтопридатність у довгостроковій перспективі.

Нагрівачі PTFE повинні бути доступні без значного демонтажу навколишнього обладнання.

Типовий приклад дизайну
Розглянемо величезний прямокутний резервуар для покриття, який має бути:

Загальна потреба в опаленні 36 кВт

Довжина бака: 8 метрів

Ширина резервуара: 2 метри

Замість одного обігрівача 36 кВт навантаження можна розділити на:

6 × 6 кВт Нагрівачі PTFE

Потім нагрівачі можна розподілити вздовж протилежних стінок бака з інтервалом приблизно в 1,5 метра.

Це дасть таке розташування:

Теплові шлейфи розподілені

Краще покриття тиражем

Нижчі температурні градієнти

надмірність, збільш

Загальна потужність однакова, але зазвичай ви отримуєте кращий результат, ніж лише одне центральне джерело опалення.

Уникайте поширених помилок проектування
Є кілька поширених помилок, які погіршують продуктивність нагрівання у великих резервуарах із покриттям.

Одинарні, великі обігрівачі
Тепло концентрується, що спричиняє погану однорідність і надмірні місцеві температури.

Неправильне розташування стін
Великі мертві зони в резервуарі залишаються односторонніми-макетами.

Доступ до обслуговування ігнорується
Обігрівачі, встановлені занадто близько один до одного, можуть бути небезпечними для обслуговування.

Занадто велика щільність потужності
Високе навантаження на оболонку може завдати шкоди хімії та скоротити термін служби нагрівача.

Ретельний розподіл обігрівачів відразу усуває багато з цих проблем.

Резюме
Ефективне нагрівання великого прямокутного резервуара для покриття — це більше, ніж просто встановлення найбільшого занурювального нагрівача, який тільки можна знайти. Загальне теплове навантаження розподіляється між декількома меншими нагрівачами з ПТФЕ, розташованими так, щоб забезпечити справжню теплову рівномірність, що призводить до широкого перекриття циркуляційних моделей у всьому технологічному об’ємі.

З огляду на більшу складність конструкції, пов’язану з вибором правильної кількості нагрівачів з ПТФЕ, необхідних для великих систем прямокутних резервуарів, відстань між нагрівачами, розміщення стінок, взаємодія шлейфів і доступність обслуговування мають вирішальне значення для досягнення постійних температур процесу та запобігання холодним точкам.

Бак з найбільш рівномірною температурою зазвичай не є найбільшим нагрівачем. Як правило, це той, який має найрозумнішу, найбільш збалансовану суміш розсіяних джерел тепла.