Який рекомендований відстань між декількома нагрівачами PTFE в одному баку, щоб уникнути теплових перешкод?

Це може здатися ефективним підходом до зосередження нагріву, але якщо два потужні занурювальні нагрівачі з ПТФЕ розташувати занадто близько один до одного в резервуарі, між компонентами може виникнути-динамічна мертва зона. Кожен нагрівач створює стовп гарячої рідини, що піднімається. Зіткнення цих теплових шлейфів призводить до єдиного нестабільного потоку, що означає, що рідина між нагрівачами не циркулює належним чином.

Інженерна проблема розміщення кількох нагрівачів PTFE полягає в теплових перешкодах; проблема не в електричному контакті чи радіаційному нагріванні. Справжня проблема полягає в порушенні конвективного руху. Неправильна відстань впливає на ефективність теплопередачі, підвищує температуру оболонки та викликає локалізовані гарячі точки, що зменшує термін служби нагрівача.

Як працює PTFE нагрівач Природна конвекція
Конвекція є домінуючим режимом, за допомогою якого тепло вертикального занурювального нагрівача PTFE передається навколишній рідині.

Коли оболонка нагріває рідину навколо:

Його щільність стає менше

Рідина піднімається

Більш холодна рідина підводиться знизу і з боків

Утворюється суцільний циркуляційний шлейф

Ця природна схема конвекції забезпечує циркуляцію тепла по всьому баку без необхідності механічного перемішування.

Форма та потужність шлейфу залежить від кількох речей, зокрема від:

Потужність нагрівача

В'язкість рідин

Конструкція танка

Температура рідини

Розміщення утеплювача

Конвекційні потоки ширші та швидші, коли потужність нагрівача вища, і повільніші та менші, коли рідина в’язка.

Що робити, якщо ви поставите занадто багато обігрівачів близько один до одного
Проблеми починаються, коли сусідні нагрівачі конкурують за ту саму навколишню рідину.

Конкуруючі зони припливу
Кожен обігрівач потребує більш холодної рідини, що оточує його нижню частину, щоб конвекція працювала ефективно.

Якщо другий обігрівач встановлено занадто близько:

Їх області споживання перекриваються

Обмежений запас холодної рідини

Швидкість потоку між нагрівачами падає.

Ослаблення кровообігу

Для нормальної роботи обігрівачів потрібен простір для дихання.

Розвиток застійної гарячої точки
Якщо конвекційний потік обмежений, між обігрівачами може утворитися застійна зона.

Це захоплене місце може зазнати:

Менше плавного руху

Місцево підвищена температура

Погана тепловіддача

Охолодження поверхні оболонки було зменшено.

Якщо коефіцієнт теплопередачі зменшується, температура оболонки з ПТФЕ підвищиться навіть при тій самій потужності нагрівача.

Ефект зазвичай контр{0}}продуктивний:

Нижча загальна ефективність опалення

Більша ймовірність локального перегріву

Прискорене старіння оболонки

Збільшення осаду або утворення накипу в технологічних рідинах

Рекомендована відстань між нагрівачами PTFE
Щоб зменшити температурні перешкоди, часто використовується мінімальна-{1}}відстань між центрами.

Мінімальна рекомендована відстань
Загальний запропонований інтервал:

Термічна довжина елемента в 1,5-2 рази

наприклад:

Довжина з підігрівом. Рекомендована мінімальна міжцентрова відстань 500 мм 750 - 1000 мм
1000 мм 1500 – 2000 мм 1500 мм 2250 – 3000 мм
Це розділення дозволяє кожному обігрівачу створювати власний конвекційний шлейф без непотрібної взаємодії.

Чому ця відстань є ефективною
У цій точці поділу:

Кожен нагрівач здатний набирати холоднішу рідину самостійно

Протікання голодування зменшується

Конвекція все ще симетрична

Поверхневий теплообмін залишається постійним.

Теплові шлейфи все ще можуть взаємодіяти у вищій зоні бака, але нижній впускний потік достатньо ізольований для ефективної роботи.

Міркування щодо глибокого резервуару
Додаткові труднощі з конвекцією виникають із глибокими технологічними резервуарами.

Злиття шлейфів у високих танках
Нагріта рідина піднімається вгору, шлейф розходиться і природним чином сповільнюється.

У глибоких резервуарах:

Перья розходяться вгору

А сусідні шлейфи можуть з’єднуватися вгорі

Більш слабкі схеми потоку верхнього рівня стають нестабільними.

Таким чином, для високих резервуарів, навіть якщо нижчий{0}}рівень поділу здається достатнім, може знадобитися більший відстань.

Гарячі або в'язкі рідини
Кислоти, розчини для нанесення покриттів і концентровані хімічні речовини мають тенденцію ставати в’язкими або розшаровуватися в умовах експлуатації.

Вища в'язкість перешкоджає природній циркуляції, тому правильне розміщення є більш важливим.

Вплив теплових перешкод на надійність нагрівача
Погана відстань впливає не тільки на ефективність обігріву.

Висока температура оболонки
Ефект рідинного охолодження навколо поверхні нагрівача зменшується через обмежений потік.

Наслідки можуть включати:

Підвищена температура оболонки

Посилене старіння PTFE

Натяг дроту внутрішнього нагрівача.

Більший шанс вигорання

Нерівномірний розподіл температури в баку
Утворення заважаючих шлейфів:

Гарячі точки у вашому регіоні

Термічна стратифікація

Зони повільного нагрівання

Невідповідність процесу

Такі зміни температури можуть погіршити якість продукту або контроль реакції під час точних хімічних операцій.

Інші варіанти вирізання
Вторинні системи -контролю потоку іноді можуть зменшити перешкоди, коли фізичний відстань обмежено розміром бака.

Горизонтальні поперечини або перегородки
Горизонтальний бар'єр або вертикальний роздільник між сусідніми обігрівачами може частково ізолювати конвекційні потоки.

Це корисно:

Обхід впускного потоку.

Зменшити зіткнення шлейфів

Стабільність кровообігу покращилася

Але багато що залежить від ефективності:

Форма резервуара

Властивості рідин

Питома потужність нагрівача

Розташування Baffle

Чому фізична розлука все ще найкраща
Але хоча перегородки можуть покращити умови локального потоку, фізичне відстань є найбільш надійним і передбачуваним методом.

Вільний доступ до навколишніх рідин є оптимальною умовою природної конвекції для кожного обігрівача.

Вплив ватної щільності
Розмір конвекційного потоку також сильно залежить від потужності обігрівача.

Обігрівачі з високою-ват-щільністю
Більш інтенсивні нагрівачі дають:

Швидкість потоку

Великі області циркуляції

Посилена теплова взаємодія

Часто вони розташовані на більшій відстані один від одного.

Обігрівачі з низькою-Вт-щільністю
Консервативна щільність ват призводить до:

Слабша конвективна

Менша ширина шлейфу

Менша чутливість до перешкод

Це одна з причин, чому PTFE-нагрівачі з низькою-ват-щільністю використовуються майже виключно в резервуарах для корозійних хімікатів.

Рекомендації щодо компоновки баків-нагрівача
Для практичної конфігурації кількох{0}}обігрівачів слід взяти до уваги такі міркування:

Довжина обігрівача (

Загальна споживана потужність

В'язкість рідини

Глибина резервуара

Метод агітації

Присутня обструкція

Температура процесу

Симетричне розташування зазвичай забезпечує найбільш стабільну схему циркуляції в баку.

Обігрівачі також слід тримати подалі від:

Танкові протектори

Всмоктувальні отвори

Регіони щільного бруду

Внутрішні структурні розтяжки

Резюме
Однією з основних, але дуже важливих особливостей конструкції резервуару є правильне розміщення кількох нагрівачів PTFE. Якщо нагрівачі розташовані занадто близько один до одного, природні конвекційні потоки нагрівачів заважають один одному, що призводить до застійних гарячих зон із поганою циркуляцією та низькою ефективністю теплопередачі. Це теплове втручання може спричинити підвищення температури оболонки, підвищений знос нагрівача та нерівномірне нагрівання бака.

Як правило, відстань між-центрами-приблизно в 1,5-2 рази більше довжини нагрівання дозволяє кожному нагрівачу працювати незалежно, одночасно забезпечуючи стабільний конвекційний потік і належне охолодження по всій поверхні оболонки. Для більш глибоких резервуарів або більш в’язких рідин може знадобитися додаткове відділення, щоб уникнути змішування шлейфу у верхній частині резервуара.

Перегородки та напрямні потоку іноді можуть допомогти зменшити вплив перешкод, але фізичне розділення все ще є найкращим вибором. У дизайні теплової системи продуктивність зазвичай підвищується не за рахунок стискання компонентів разом, а за рахунок надання кожному блоку певного простору.