Giluminio proceso bakai sukuria kitokią šiluminę problemą nei seklios cheminės vonios. Viršutinis skysčio sluoksnis gali pasiekti tikslinę temperatūrą, o apatinis sluoksnis išlieka vėsesnis, ypač kai cirkuliacija yra silpna arba šildymo zona yra sutelkta šalia vienos padėties.
A PTFE panardinamasis šildytuvasįrengti giliame rezervuare, todėl turi būti laikomi visos šiluminės cirkuliacijos sistemos dalimi. Šildytuvo ilgis, įrengimo gylis, energijos paskirstymas, skysčio judėjimas ir temperatūros{1}}jutiklio padėtis turi įtakos temperatūros stabilumui.
Kodėl giliuose rezervuaruose susidaro temperatūros skirtumai
Kai šildytuvas pakelia šalia esančio skysčio temperatūrą, natūrali konvekcija gali perkelti šiltesnį skystį aukštyn, o vėsesnis – žemyn.
Šis mechanizmas gali užtikrinti naudingą cirkuliaciją, tačiau jo efektyvumas priklauso nuo skysčio tankio, klampumo, temperatūrų skirtumo, bako geometrijos ir šildytuvo padėties.
Giliame rezervuare su ribota cirkuliacija vertikalus atstumas gali tapti pakankamai didelis, kad tarp viršutinio ir apatinio regionų išliktų dideli temperatūros skirtumai.
Todėl šalia paviršiaus esantis temperatūros jutiklis gali rodyti tikslinę temperatūrą, o apatinė proceso zona lieka žemiau specifikacijos.
Šildytuvo ilgis nustato šildymo zoną
Trumpas šildytuvas sutelkia šilumos įvestį į vieną sritį.
IlgesnisPTFE panardinamasis šildytuvasgali paskirstyti šildymą didesniu vertikaliu atstumu, jei aktyvi šildymo sekcija lieka tinkamai panardinta.
Tikslas yra ne tik pailginti šildytuvą. Aktyvus šildymo plotas turi atitikti bako dalį, kuriai reikalinga šiluminė kontrolė.
Pavyzdžiui, giliam rezervuarui, kuriame yra proceso apkrova didžiojoje jo aukščio dalyje, gali būti naudinga ilgesnė paskirstyta šildymo zona. Baką, kurio tik apatinėje dalyje yra aktyvus proceso skystis, gali prireikti kitokio išdėstymo.
Energijos paskirstymo reikalai
Vidutinį šildymo paviršiaus šilumos srautą galima apskaičiuoti naudojant:
q = P/A
kurPyra elektros šildymo galia irAyra aktyvi šildymo zona.
Apsvarstykite pavyzdinį 12 kW reikalavimą:
| Konfigūracija | Galia | Aktyvi šildymo zona | Vidutinis šilumos srautas |
|---|---|---|---|
| Trumpa koncentruota zona | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² |
| Ilgesnė paskirstyta zona | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
| Dvi paskirstytos zonos | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
Paveikslai yra iliustratyvūs ir neatspindi universalių veikimo ribų.
Didėjantis aktyvus plotas gali paskirstyti tą pačią bendrą galią didesniam paviršiui. Ar tai pagerins našumą, priklauso nuo skysčio cirkuliacijos ir tikrosios bako geometrijos.
Cirkuliacija nustato, ar šiluma pasiekia viršutinį baką
Giliam rezervuarui reikalingas veiksmingas mechanizmas, pernešantis šilumą per proceso tūrį.
Kai kuriems mažo{0} klampumo tirpalams gali pakakti natūralios konvekcijos, tačiau mechaninė cirkuliacija gali užtikrinti labiau nuspėjamą maišymą.
Siurblio išleidimo vieta yra svarbi. Cirkuliacinė sistema, judanti skystį horizontaliai, gali nepašalinti vertikalių temperatūros skirtumų, jei šildymo zona yra apačioje.
Todėl projektuojant įrangą reikėtų įvertinti šildytuvo vietos ir srauto krypties derinį.
Temperatūros jutiklio padėtis gali turėti įtakos valdymo stabilumui
Vienas jutiklis retai atspindi kiekvieną gilaus proceso bako tašką.
Apsvarstykite supaprastintą pavyzdį:
Apatinė šildymo zona: 68 laipsniai
Vidurinis bakas: 62 laipsniai
Viršutinė bako kampas: 58 laipsniai
Valdiklio nustatyta vertė: 60 laipsnių
Jei jutiklis yra viršutinėje srityje, šildytuvas gali veikti toliau, net jei apatinė zona yra žymiai karštesnė.
Jei jutiklis yra arti šildytuvo, valdiklis gali išjungti šildymą, kol viršutinis bakas pasiekia reikiamą temperatūrą.
Temperatūros žemėlapis paleidimo metu gali nustatyti reprezentatyviausią matavimo vietą.
Turi būti nustatytas minimalus skysčio lygis
Giluminių rezervuarų lygis gali smarkiai pasikeisti pakraunant, nusausinant, išgaruojant ir papildant chemines medžiagas.
Įprastomis eksploatavimo sąlygomis aktyvi šildymo zona turi likti numatytame panardinimo diapazone.
Praktinis dizainas turėtų nustatyti:
Maksimalus skysčio lygis → normalus darbinis lygis → minimalus skysčio lygis
Minimalus lygis turi būti suderinamas su aktyvia šildymo sekcija ir apsaugos sistema.
Lygio aptikimas ir nepriklausoma apsauga nuo perkaitimo gali suteikti papildomų apsaugos priemonių, kai tai pateisina proceso sąlygos.
Giluminio bako šildymo laiko įvertinimas
Tarkime, giluminio proceso bake yra 1200 kg tirpalo. Naudojant iliustruojančią savitąją šiluminę galią 3,6 kJ/(kg·K), reikalingas temperatūros padidėjimas yra 25 laipsniai.
Protinga šildymo energija yra:
Q=mcΔT
Q=1,200 × 3,6 × 25=108,000 kJ
Tai prilygsta maždaug 30 kWh.
Naudojant 15 kW šildytuvą, idealus protingas{1}}kaitinimo laikas būtų:
30 ÷ 15=2 val
Faktinis kaitinimo laikas bus ilgesnis dėl rezervuaro -sienelių nuostolių, paviršiaus išgaravimo, vamzdynų, ruošinio apkrovos ir kitų šiluminių nuostolių.
Skaičiavimas padeda nustatyti, ar reikalinga šildytuvo galia atitinka norimą paleidimo arba atkūrimo laiką.
Kelios šildymo zonos gali pagerinti valdymą
Labai giliems bakams, keli nepriklausomai valdomiPTFE panardinamasis šildytuvaszonos gali suteikti didesnį lankstumą nei viena nuolat maitinama šildymo sekcija.
Atskiros zonos gali padėti suderinti šilumos įvedimą su skirtingais bako regionais arba kompensuoti nevienodus šilumos nuostolius.
Tačiau kelioms zonoms taip pat reikia daugiau elektrinio valdymo ir temperatūros stebėjimo. Papildomas sudėtingumas turėtų būti pagrįstas terminiu proceso elgesiu.
Giluminio proceso rezervuarų atrankos duomenys
Išsamioje specifikacijoje turėtų būti:
Bako gylis ir skersmuo
Normalus ir minimalus skysčio lygis
Reikalinga šildymo galia
Tikslinė temperatūra ir leistinas pokytis
Cheminė koncentracija
Skysčio klampumas
Cirkuliacijos metodas
Aktyvus šildytuvo ilgis
Šildytuvo montavimo padėtis
Temperatūros{0}}daviklių vietos
Elektros tiekimas
Veikimo ciklas
Todėl temperatūros palaikymas giliame bake nėra vien tik šildytuvo galios padidinimas. TinkamasPTFE panardinamasis šildytuvasŠildymo paviršius turi būti pastatytas ten, kur šiluma gali būti veiksmingai perkelta į proceso skystį, išlaikant tinkamą cirkuliaciją ir saugų panardinimo gylį.
Gilioms, siauroms arba termiškai nevienodoms talpykloms galima pritaikyti individualų šildytuvo ilgį ir kelių zonų
