Didelio{0}}klampumo cheminiai tirpalai sukuria kitokią šildymo problemą nei mažo-klampumo vonios. Šildytuvas gali pasiekti reikiamą elektros galią, tačiau bakas vis tiek gali rodyti lėtą temperatūros atsigavimą arba didelius temperatūrų skirtumus tarp šildytuvo srities ir likusio skysčio.
Dėl aPTFE panardinamasis šildytuvas, klampumas turi įtakos tam, kaip efektyviai šiluma nutolsta nuo kaitinimo paviršiaus. Todėl šildytuvo galią, aktyvųjį paviršiaus plotą, cirkuliaciją, montavimo vietą ir bako geometriją reikia vertinti kartu.
Kodėl klampumas keičia šildymo efektyvumą
Kai skystis tampa klampesnis, jo atsparumas tekėjimui didėja. Natūrali konvekcija gali susilpnėti, o cirkuliacija iš siurblių ar maišytuvų taip pat gali sumažėti.
Šilumos perdavimas iš panardinamojo šildytuvo gali būti supaprastintas taip:
Q=hAΔT
kurQperduodama šiluma,hyra efektyvusis šilumos{0}}perdavimo koeficientas,Ayra aktyvi šildymo zona, irΔTyra temperatūros skirtumas tarp šildymo paviršiaus ir aplinkinio skysčio.
Kai skysčio judėjimas aplink šildytuvą yra apribotas,hgali sumažėti. Tada gali prireikti didesnio temperatūrų skirtumo norint perduoti tą patį šilumos kiekį.
Didelis klampumas gali sukurti karštą sluoksnį aplink šildytuvą
Didelio{0}}klampumo tirpalas gali lėtai tolti nuo šildytuvo paviršiaus.
Dėl to skystis, esantis aplink šildytuvą, gali tapti žymiai šiltesnis už birų tirpalą.
Tai sukuria dvi problemas.
Pirmasis yra temperatūros netolygumas. Antrasis – padidinta šiluminė apkrova šildytuvo paviršiuje.
Bako jutiklis, esantis toli nuo šildytuvo, gali ir toliau rodyti temperatūrą, žemesnę už taikinį, net jei skystis, supantis šildymo paviršių, jau yra daug karštesnis.
Paprasčiausiai padidinus šildytuvo galią ši būklė gali pablogėti.
Šildomo paviršiaus plotas tampa svarbesnis
Vidutinį šildymo paviršiaus šilumos srautą galima apskaičiuoti pagal:
q = P/A
kurPyra elektros galia irAyra aktyvi šildymo zona.
Apsvarstykite pavyzdinį 10 kW šildymo poreikį:
| Konfigūracija | Galia | Aktyvi šildymo zona | Vidutinis šilumos srautas |
|---|---|---|---|
| Kompaktiškas šildytuvas | 10 kW | 0.50 m² | 20 kW/m² |
| Vidutinio{0}}ploto šildytuvas | 10 kW | 0.80 m² | 12,5 kW/m² |
| Paskirstytas šildytuvas | 10 kW | 1.20 m² | 8,3 kW/m² |
Šie skaičiai yra iliustraciniai skaičiavimai, o ne universalios leistinos PTFE veikimo vertės.
Didėjantis aktyvusis plotas gali paskirstyti tą pačią elektros energiją didesniam paviršiui. Ar tai pagerins faktinį proceso našumą, priklauso nuo cirkuliacijos, cheminių savybių, šildytuvo geometrijos ir bako matmenų.
Temperatūros pokyčiai gali turėti įtakos klampumui
Daugelis cheminių skysčių tampa mažiau klampūs kylant temperatūrai.
Tai sukuria svarbią dinamiką paleidimo metu.
Kaitinimo pradžioje tirpalas gali būti gana klampus, o cirkuliacija – prasta. Kylant temperatūrai, gali sumažėti klampumas ir pagerėti skysčio judėjimas.
Todėl šildymo sistema gali skirtingai veikti paleidžiant ir veikiant pastoviam{0}}būsenui.
Jei pradinis klampumas yra daug didesnis, šildytuvas, kurio dydis yra tik pastovios būsenos -būsenos būsena, gali būti nepakankamai paleidžiamas.
Mechaninė cirkuliacija turi atitikti skystį
Didelio{0}}klampumo tirpalams gali prireikti mechaninės cirkuliacijos, kad šiluma būtų perkelta per baką.
Tačiau vien nominali siurblio galia negarantuoja efektyvaus šilumos perdavimo.
Srauto kelias turi pasiekti šildymo zoną ir transportuoti šildomą skystį link šaltesnių rezervuaro dalių.
Cirkuliacinės sistemos, kuri apeina šildytuvą, bendras srautas gali būti didelis, o vietinis šilumos perdavimas vis tiek yra silpnas.
Todėl maišytuvo padėtis, siurblio įleidimo anga, išleidimo vieta, vidinis vamzdynas ir šildytuvo išdėstymas turėtų būti vertinami kaip visa sistema.
Šildytuvo padėtis gali sumažinti sustingusias zonas
Šildytuvas, sumontuotas kampe arba šalia rezervuaro sienelės, gali silpnai keistis skysčiais.
Klampių tirpalų atveju ši problema gali būti ryškesnė.
Aktyvus šildymo paviršius idealiai turėtų būti ten, kur cirkuliacija pasiekia šildytuvą iš kelių krypčių arba kur proceso srautas yra sąmoningai nukreiptas per šildymo zoną.
Tarpas nuo rezervuaro dugno ir sienelių taip pat turėtų atsižvelgti į nuosėdas, nuosėdas ir prieigą prie priežiūros.
Šildymo laiką galima apskaičiuoti pagal skysčių savybes
Tarkime, kad iliustraciniame bake yra 600 kg didelio klampumo cheminio tirpalo, kurio savitoji šiluminė talpa yra 2,8 kJ/(kg·K). Reikalingas temperatūros padidėjimas yra 40 laipsnių.
Protinga šildymo energija yra:
Q=mcΔT
Q=600 × 2,8 × 40=67,200 kJ
Tai yra maždaug 18,7 kWh.
Naudojant 12 kW šildytuvą, idealus protingas{1}}kaitinimo laikas būtų maždaug:
18,7 ÷ 12=1.56 val
Faktinis šildymo laikas bus ilgesnis dėl rezervuaro šilumos nuostolių, vamzdynų, išgaravimo, ruošinio apkrovos ir kitų šiluminių efektų.
Pavyzdys taip pat parodo, kodėl renkantis šildytuvą reikia naudoti tikrąją specifinę cheminio tirpalo šiluminę galią, o ne daryti prielaidą, kad vandens savybės.
Galia turi atitikti faktines šilumos{0}}perdavimo sąlygas
Didelio-klampumo vonioms pasirinkus per didelės galios šildytuvą gali susidaryti sudėtinga šiluminė aplinka.
Geresnis būdas yra subalansuoti:
Reikalingas šildymo greitis
Aktyvi šildymo zona
Vidutinis šilumos srautas
Cirkuliacijos pajėgumas
Vonios klampumas
Darbinė temperatūra
Cisternos geometrija
Temperatūros vienodumo reikalavimas
Tikslas yra ne tik didžiausia šildymo galia. Naudingas tikslas yra pakankamas šilumos perdavimas be per didelės vietinės šiluminės koncentracijos.
Kokia informacija turėtų būti įtraukta į pirkimą?
Didelio{0}}klampumo cheminė medžiaga turėtų užtikrinti:
Cheminė sudėtis
Klampumas paleidimo temperatūroje
Klampumas darbinėje temperatūroje
Specifinė šiluminė talpa
Tankis
Tikslinė temperatūra
Reikalingas šildymo laikas
Talpyklos matmenys
Cirkuliacijos metodas
Minimalus skysčio lygis
Reikalinga šildytuvo galia
Galimas elektros tiekimas
Ši informacija leidžia aPTFE panardinamasis šildytuvassukurti atsižvelgiant į faktinį skysčio elgesį, o ne į supaprastintą{0}}vandeniu pagrįstą prielaidą.
Ypač klampiems sprendimams, ribotai cirkuliacijai, giliems rezervuarams ar didelėms šildymo apkrovoms pritaikytas šildymo paviršiaus plotas ir šildytuvo geometrija gali užtikrinti geresnį šilumos paskirstymą. Galutinė konfigūracija turėtų subalansuoti šilumos srautą, cirkuliaciją, panardinimo gylį ir proceso temperatūrą, kad būtų užtikrintas stabilus šildymas visame cheminių medžiagų bake.
