Cheminių medžiagų talpykloje gali būti toks pat skysčio tūris, tačiau jis gali veikti labai skirtingai įvairiose gamybos partijose. Cheminės medžiagos koncentracijos pokyčiai gali pakeisti skysčio tankį, klampumą, šiluminę talpą ir cirkuliaciją. Šie pokyčiai tiesiogiai veikia tai, kaip aPTFE panardinamas šildytuvasperduoda šilumą į vonią.
Todėl inžinieriams, kurie nustato šildymo įrangos dydį, skysčio tankis turėtų būti vertinamas kartu su koncentracija ir šiluminėmis savybėmis, o ne kaip atskira specifikacija.
Tankis keičia faktinę šildomą masę
Bako talpa dažniausiai išreiškiama litrais arba kubiniais metrais, o šildymo skaičiavimai priklauso nuo masės.
Pagrindinis santykis yra toks:
m = ρV
kurmyra skysta masė,ρyra tankis irVyra skysčio tūris.
Pavyzdžiui, 1000 l talpos bake, kuriame yra 1,20 kg/l tankio tirpalas, yra maždaug 1200 kg skysčio.
Jei toje pačioje talpykloje yra mažesnio -tankio tirpalo – 1,00 kg/l, skysčio masė yra tik apie 1 000 kg.
Šis skirtumas turi įtakos energijos kiekiui, kurio reikia vonios temperatūrai pakelti.
Kad šildymas būtų protingas:
Q=mcΔT
Todėl dviem skysčiams, užimantiems tą patį bako tūrį, gali prireikti skirtingos šildymo energijos, kai skiriasi jų tankis ir savitoji šiluminė talpa.
Vien tankis nenulemia šilumos perdavimo
Dažnas inžinerinis nesusipratimas yra prielaida, kad didesnis tankis automatiškai reiškia prastesnį arba geresnį šilumos perdavimą.
Tankis yra tik viena sklandaus{0}}savybės vaizdo dalis.
Šilumos perdavimui aplink PTFE panardinamą šildytuvą taip pat turi įtakos klampumas, savitoji šilumos talpa, šilumos laidumas, skysčio greitis, šildytuvo geometrija ir temperatūrų skirtumas.
Supaprastintas santykis yra:
Q=hAΔT
Čiahreiškia efektyvų šilumos{0}}perdavimo koeficientą irAreiškia aktyvią šildymo sritį.
Tankis gali turėti įtakos skysčių elgsenai, tačiau jis tiesiogiai nenurodo jo vertėsh. Skysčio judėjimas ir klampumas gali būti vienodai svarbūs.
Koncentruoti sprendimai kartu gali pakeisti keletą savybių
Daugelyje cheminių procesų tankis didėja, kai didėja ištirpusių cheminių medžiagų koncentracija. Tuo pačiu metu gali keistis klampumas ir savitoji šiluminė talpa.
Tai sukuria kombinuoto dizaino efektą.
Koncentruotame tirpale gali būti daugiau masės tūrio vienete, todėl padidės tinkama -kaitinimo apkrova. Jei klampumas taip pat didėja, cirkuliacija aplink šildytuvą gali sumažėti.
Rezultatas gali būti procesas, kai ta pati vardinė šildytuvo galia sukelia skirtingą temperatūros atsaką pasikeitus cheminei koncentracijai.
Dėl šios priežasties šildymo skaičiavimai, pagrįsti tik rezervuaro tūriu, koncentruotų cheminių tirpalų atveju gali tapti netikslūs.
Kodėl šildytuvo paviršiaus plotas vis dar svarbus
Tarkime, kad procesui reikia 12 kW šildymo galios.
Kompaktiškas šildytuvas su mažu aktyviu plotu ir ilgesnis šildytuvas su didesniu aktyviuoju plotu gali tiekti 12 kW elektra. Tačiau jų vidutinis paviršiaus šilumos srautas skirsis.
Supaprastintas skaičiavimas yra toks:
q = P/A
kurqyra vidutinis šilumos srautas.
Apsvarstykite dvi iliustruojančias konfigūracijas:
| Šildytuvo išdėstymas | Galia | Aktyvi šildymo zona | Vidutinis šilumos srautas |
|---|---|---|---|
| Kompaktiška konfigūracija | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² |
| Paskirstyta konfigūracija | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
Šios vertės yra iliustracinės ir neatspindi universalių PTFE veikimo ribų.
Paskirstytas išdėstymas gali užtikrinti mažesnį vidutinį paviršiaus šilumos srautą, tačiau faktinis veikimas vis tiek priklauso nuo cirkuliacijos, įrengimo geometrijos, vonios chemijos ir šildytuvo konstrukcijos.
Skysčių judėjimas gali tapti ribojančiu veiksniu
Kai tankus arba klampus cheminis tirpalas juda lėtai, šiluma aplink šildytuvo paviršių gali kauptis greičiau, nei ji patenka į aplinkinę vonią.
Tai gali sukurti vietinį temperatūros skirtumą tarp skysčio, esančio aplink šildytuvą, ir tūrinio tirpalo.
Bako temperatūros jutiklis vis tiek gali pranešti apie norimą vidutinę temperatūrą, kol šildytuvo paviršiaus sąlygos iš esmės skiriasi.
Todėl mechaninis maišymas, siurblio cirkuliacija, šildytuvo atstumas ir įrengimo vieta turėtų būti vertinami kartu.
Didelėms cheminių medžiagų talpykloms šildymo zonų paskirstymas taip pat gali padėti išvengti šiluminės apkrovos sutelkimo viename regione.
Tankis turėtų būti įtrauktas į šildymo{0}}laiko skaičiavimus
Apsvarstykite pavyzdinį 1500 l cheminį tirpalą, kurio tankis 1,15 kg/l. Apytikslė skysčio masė yra:
m=1.15 × 1,500=1,725 kg
Jei manoma, kad savitoji šiluminė talpa yra 3,2 kJ/(kg·K) ir reikiamas temperatūros padidėjimas yra 30 laipsnių:
Q=1,725 × 3,2 × 30=165,600 kJ
Tai prilygsta maždaug 46 kWh protingos šildymo energijos.
20 kW šildytuvui idealiomis sąlygomis teoriškai prireiktų apie 2,3 valandos. Faktinis šildymo laikas būtų ilgesnis, nes rezervuaro sienelės, vamzdynai, ruošiniai, garavimas ir aplinkos šilumos nuostoliai taip pat sunaudoja energiją.
Skaičiavimai parodo, kodėl apskaičiuojant šiluminę galią reikia įtraukti tankį ir savitąją šiluminę galią.
Kokius duomenis reikia pateikti renkantis šildytuvą?
Cheminiam procesui naudojant aPTFE panardinamas šildytuvas, naudinga informacija apie skystį apima:
Skysčio tankis arba savitasis svoris
Cheminė koncentracija
Specifinė šiluminė talpa
Klampumas
Šilumos laidumas, kai yra
Darbinės temperatūros diapazonas
Reikalingas šildymo greitis
Cirkuliacijos arba maišymo būdas
Normalus ir minimalus skysčio lygis
Talpyklos matmenys
Todėl tankis geriausiai traktuojamas kaip dalis platesnio šiluminės{0}}savybės profilio.
Kai tankis labai pasikeičia dėl cheminės koncentracijos, šildytuvo dydis turėtų būti tikrinamas visame faktiniame veikimo diapazone, o ne pagal vieną vardinę būklę. Skysčių savybių derinimas su šildymo paviršiaus plotu, energijos paskirstymu, cirkuliacija ir rezervuaro geometrija suteikia patikimesnį PTFE panardinamojo šildytuvo pasirinkimo ir pritaikyto pramoninio dizaino pagrindą.
