Chemijos gamykla po devynių mėnesių eksploatavimo pakeitė PTFE panardinamąjį šildytuvą dengimo vonioje. Tas pats šildytuvo modelis ketverius metus tarnavo panašioje talpykloje kitame objekte. Skirtumas buvo ištirpusių kietųjų medžiagų koncentracija. Sugedus įrengimui, vonioje buvo 350 g/l ištirpusių druskų, o sėkmingai įdiegus – 120 g/l. Didesnė kietųjų medžiagų koncentracija padidino klampumą ir sumažino skysčio šilumos laidumą, todėl sumažėjo saugus vatų tankis.
Ištirpusios kietosios medžiagos šilumos perdavimą veikia dviem būdais. Jie padidina skysčio klampumą, o tai sutirština šiluminį ribinį sluoksnį prie šildytuvo paviršiaus. Jie taip pat sumažina skysčio šilumos laidumą, o tai sumažina šilumos judėjimo per skystį greitį. Bendras efektas yra mažesnis konvekcinis šilumos perdavimo koeficientas ir aukštesnė šildytuvo paviršiaus temperatūra esant bet kokiam vatų tankiui.
Kaip ištirpusios kietosios medžiagos keičia skysčių savybes
Didėjant ištirpusių kietųjų medžiagų koncentracijai, skystis tampa klampesnis ir mažiau laidus šilumai. Daugumos druskų klampumo padidėjimas yra maždaug tiesinis, atsižvelgiant į koncentraciją. Šilumos laidumo sumažėjimas yra mažesnis, bet vis tiek išmatuojamas.
Dengimo vonia, kurioje yra 300 g/l ištirpusių druskų, gali turėti du–tris kartus didesnį klampumą nei vandens toje pačioje temperatūroje. Šilumos laidumas gali būti 10–15% mažesnis. Konvekcinis šilumos perdavimo koeficientas, kuris priklauso nuo abiejų savybių, gali būti 25–40% mažesnis nei vandens.
| Ištirpusios kietosios medžiagos | Santykinis klampumas | Santykinis šilumos laidumas | Konvekcinis koeficientas prieš vandenį | Saugus vatų tankis |
|---|---|---|---|---|
| <50 g/L | 1.0–1.1× | 0.98–1.0× | 0.9–1.0× | 1,4–1,6 W/cm² |
| 50–150 g/L | 1.1–1.4× | 0.95–0.98× | 0.75–0.90× | 1,2–1,4 W/cm² |
| 150–250 g/L | 1.4–1.8× | 0.92–0.95× | 0.60–0.75× | 1,0–1,2 W/cm² |
| 250–350 g/L | 1.8–2.5× | 0.88–0.92× | 0.45–0.60× | 0,8–1,0 W/cm² |
| >350 g/L | >2.5× | <0.88× | <0.45× | 0,6–0,8 W/cm² |
Ištirpusių kietųjų medžiagų koncentracija ir jos įtaka skysčio savybėms bei saugiam vatų tankiui
Kodėl tas pats šildytuvo modelis sugenda esant dideliam kietųjų dalelių kiekiui
Šildytuvo, veikiančio 1,2 W/cm² mažo -kietųjų dalelių vonioje, paviršiaus temperatūra gali būti 15–18 laipsnių aukštesnė už birų skystį. To paties šildytuvo, esančio daug -kietųjų dalelių vonioje, paviršiaus temperatūra gali būti 25–35 laipsniais aukštesnė už tūrį. Aukštesnė paviršiaus temperatūra pagreitina prasiskverbimą, oksidaciją ir nuosėdų nusėdimą.
Aukštesnė paviršiaus temperatūra taip pat padidina nusodinimo varomąją jėgą. Ištirpusios druskos, kurios tūrinėje temperatūroje yra beveik prisotintos, gali viršyti šildytuvo paviršiaus prisotinimą. Jie nusėda ant paviršiaus, sudarydami nuosėdų sluoksnį, kuris padidina šiluminę varžą ir dar labiau padidina paviršiaus temperatūrą.
Praktiški vatų tankio ribos, skirtos daug{0}}kietųjų dalelių turinčioms vonioms
Voniose, kuriose ištirpusių kietųjų medžiagų kiekis viršija 250 g/l, saugus vatų tankis yra 0,8–1,0 W/cm², esant vidutiniam maišymui. Vonioms, kurių masė viršija 350 g/l, riba sumažėja iki 0,6–0,8 W/cm². Šios vertės reiškia, kad šildytuvo paviršiaus temperatūros riba yra 100–110 laipsnių.
| Ištirpusios kietosios medžiagos | Temperatūra | Saugus vatų tankis | Paviršiaus plotas 5 kW | Numatomas tarnavimo laikas |
|---|---|---|---|---|
| <100 g/L | 60 laipsnių | 1,4 W/cm² | 3 571 cm² | 4-6 metai |
| 100–200 g/L | 60 laipsnių | 1,2 W/cm² | 4167 cm² | 3-4 metai |
| 200–300 g/L | 60 laipsnių | 1,0 W/cm² | 5000 cm² | 2-3 metai |
| 300–400 g/L | 60 laipsnių | 0,8 W/cm² | 6 250 cm² | 18-30 mėnesių |
| >400 g/L | 60 laipsnių | 0,6 W/cm² | 8 333 cm² | 12-24 mėn |
Saugus vatų tankio ir paviršiaus ploto reikalavimai pagal ištirpusių kietųjų medžiagų koncentraciją
Ištirpusių kietųjų dalelių matavimas
Ištirpusių kietųjų medžiagų koncentraciją galima išmatuoti išgarinant vonios mėginį ir pasveriant likutį. Matavimas turi būti atliekamas esant darbinei temperatūrai arba pakoreguotas į darbinę temperatūrą.
Laidumo matuoklis leidžia greitai įvertinti ištirpusių kietųjų medžiagų kiekį. Laidumas koreliuoja su daugumos dengimo vonių koncentracija. Santykis turi būti sukalibruotas pagal konkrečią vonios chemiją.
Kai standartiniai šildytuvai negali atitikti vatų tankio reikalavimo
Didelės -kietosios medžiagos dengimo vonios, kurioms keliami dideli galios reikalavimai ir ribota periferinė erdvė, dažnai negali pritaikyti standartinių PTFE panardinamųjų šildytuvų, kurių vatų tankis yra mažas, kurio reikalauja chemija. Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su dideliu paviršiaus plotu, mažu vatų tankiu ir optimizuota srauto padėtimi pašalina pagrindinę vatų tankio neatitikimo priežastį. Specifikacijos procesas reikalauja ištirpusių kietųjų medžiagų koncentracijos, darbinės temperatūros, bako matmenų, srauto sąlygų ir reikalingos galios. Įrenginiams su daug -kietųjų medžiagų turinčiomis voniomis šis pritaikymo- metodas sumažina dangos degradaciją ir pailgina šildytuvo tarnavimo laiką.
