Vienas panardinamasis šildytuvas dideliame proceso bake gali sukurti karštą vietą šalia elemento, o atokius kampus palikti šaltus. Jei bakai viršija tam tikrą dydį, keli mažesni šildytuvai, paskirstyti aplink perimetrą, užtikrina geresnį temperatūros vienodumą ir veikimo perteklių. Sistemingaskelių PTFE šildytuvų bako dydismetodas užtikrina tolygų šilumos paskirstymą, sumažintus šiluminius gradientus ir galimybę tęsti dalinį veikimą, jei vienas šildytuvas sugenda.
Kelių PTFE šildytuvų naudojimo dideliame bake pranašumai
Pagerintas temperatūros vienodumas
Vienas PTFE šildytuvas išleidžia visą savo šiluminę energiją vienoje vietoje. Įkaitęs skystis pakyla, sudarydamas vertikalią srovę, tačiau horizontalų sklidimą riboja natūrali konvekcija. Didėjant atstumui nuo šildytuvo, temperatūra krenta. Dideliame bake (pvz., 2 m × 3 m) tolimieji kampai gali būti keliais laipsniais vėsesni nei šalia šildytuvo. Keli šildytuvai, išdėstyti aplink rezervuaro perimetrą, sukuria persidengiančius šilumos srautus, pašalindami šaltas zonas ir sumažindami temperatūros svyravimus iki ±1–2 laipsnių ar daugiau.
Operatyvinis perteklius
Jei vienas šildytuvas sugenda bake, kuriame yra tik vienas įrenginys, visas procesas turi būti sustabdytas, kol šildytuvas pakeičiamas. Naudojant kelis šildytuvus, vienas gedimas sumažina šildymo galią, bet nesustabdo gamybos. Likę šildytuvai gali palaikyti temperatūrą (galbūt mažesniu greičiu) iki numatytos priežiūros lango. Nepertraukiamiems procesams šis perteklius yra labai vertingas.
Mažesnis vatų tankis vienam šildytuvui
Paskirstant bendrą reikalingą galią tarp kelių šildytuvų, sumažėja kiekvieno įrenginio vatų tankis (W/cm²). Mažesnis vatų tankis reiškia švelnesnį kaitinimą, mažesnį PTFE apvalkalo šiluminį įtempimą ir sumažintą vietinio virimo ar nuosėdų susidarymo riziką. Tai prailgina šildytuvo tarnavimo laiką, ypač esant agresyviai chemijai.
Subalansuota elektros apkrova
Prie skirtingų trifazio maitinimo šaltinio fazių galima prijungti kelis šildytuvus, subalansuojant elektros apkrovą. Vienas didelis šildytuvas, prijungtas prie vienos fazės, sukuria disbalansą, kuris gali būti nepriimtinas įrenginio elektros sistemai. Trys arba šeši šildytuvai gali būti išdėstyti skirtingomis fazėmis, kad būtų subalansuota trauka.
Šildytuvų skaičiaus nustatymo gairės
Bako tūris ir forma
Reikiamas šildytuvų skaičius priklauso nuo rezervuaro tūrio, geometrijos ir pageidaujamo temperatūros vienodumo. Toliau pateiktoje lentelėje pateikiamas pradinis taškas vandeniniams tirpalams, kurių maišymas yra vidutinis (pvz., oro pūtimas arba siurblio recirkuliacija). Nejudančių bakų (be maišymo) reikia daugiau šildytuvų.
| Bako tūris (galonais) | Bako tūris (litrais) | Rekomenduojamas minimalus šildytuvų skaičius | Įprasti tarpai (nuo centro iki centro) |
|---|---|---|---|
| Iki 100 | Iki 380 | 1 | N/A |
| 100–300 | 380–1100 | 2 | Priešingi galai arba kampai |
| 300–800 | 1100–3000 | 3–4 | Po vieną kiekvienoje pusėje (stačiakampis) |
| 800–1500 | 3000–5700 | 4–6 | Po du ilgoje pusėje |
| 1500–3000 | 5700–11,400 | 6–8 | Paskirstytas aplink perimetrą |
| Daugiau nei 3000 | Daugiau nei 11 400 | 8 ar daugiau | Rekomenduojamas inžinerinis tyrimas |
Šios vertės reiškia, kad bakas yra stačiakampis arba apvalus. Ilgiems, siauriems rezervuarams (pvz., tuneliui ar kanalui) šildytuvai turi būti išdėstyti abiejose pusėse 1–1,5 m atstumu.
Šildytuvo atstumas optimaliam padengimui
Praktikoje paplitęs požiūris yra PTFE šildytuvai įrengti taip, kad jų šiluminiai srautai sutaptų. Vertikalaus panardinamojo šildytuvo šildomas ilgis (povandeninė dalis) lemia poveikio spindulį. Paprastai horizontalus atstumas tarp šildytuvų turi būti ne didesnis kaip1,5–2 kartus ilgesnis už įkaitintą ilgį.
Pavyzdžiui, PTFE šildytuvas, kurio ilgis yra 60 cm, sukuria šiluminį srautą, kuris efektyviai šildo maždaug 90–120 cm skersmens (45–60 cm spindulio) zoną. Todėl šildytuvai turi būti išdėstyti kas 90–120 cm išilgai bako perimetro. 3 m ilgio rezervuare po tris šildytuvus kiekvienoje ilgojoje pusėje (1 m atstumu vienas nuo kito) užtikrina gerą aprėptį.
Negyvų zonų vengimas
Negyvos zonos yra sritys, kuriose skystis juda mažai arba visai nejuda, kur temperatūra išlieka žemesnė nei likusioje bako dalyje. Paprastai jie atsiranda kampuose, už pertvarų arba po darbiniais strypais. Norint pašalinti negyvas zonas, galima išdėstyti kelis šildytuvus:
Kampiniai šildytuvai: Stačiakampėje talpykloje šildytuvų išdėstymas kiekviename kampe arba šalia jo užtikrina, kad kampai būtų tiesiogiai šildomi.
Apatinis išdėstymas: Giliuose rezervuaruose šildytuvai turi būti dedami šalia dugno, kad būtų skatinama vertikali cirkuliacija. Jei šildytuvai montuojami aukštai, dugnas tampa šalta zona.
Laipsniškas išdėstymas: Labai plačiose talpyklose antroji šildytuvų eilė, nutolusi nuo pirmosios eilės, užtikrina geresnę aprėptį.
Elektros ir valdymo svarstymai
Bendras galios paskirstymas
Bendra reikalinga šildymo galia nustatoma atliekant šildymo ir priežiūros skaičiavimus (kaip aprašyta ankstesniame straipsnyje). Tada ši bendra galia padalijama pasirinktam šildytuvų skaičiui. Pavyzdžiui, 24 kW reikalavimą 1500 galonų talpos bakui gali patenkinti šeši 4 kW šildytuvai.
Jei įmanoma, naudinga naudoti vienodos galios šildytuvus. Tai supaprastina atsarginių dalių inventorių ir leidžia nustatyti vienodus valdymo nustatymus.
Fazių balansavimas
Trifazio maitinimo šildytuvai turi būti kuo tolygiau paskirstyti tarp fazių. Trims šildytuvams prijunkite po vieną prie kiekvienos fazės (L1, L2, L3). Šešiems šildytuvams prijunkite po du kiekvienai fazei. Keturių šildytuvų atveju prijunkite dvi prie vienos fazės ir po vieną prie kiekvienos iš kitų dviejų fazių, todėl atsiranda nedidelis disbalansas, kuris dažnai yra priimtinas. Dideliems įrenginiams turėtų būti naudojamas trifazis kontaktorius arba SSR blokas.
Kontrolės strategijos
Galimos kelios valdymo konfigūracijos su keliais šildytuvais.
Vienas valdiklis, keli SSR: Vienas PID valdiklis siunčia tą patį galios signalą visiems šildytuvams per atskirus SSR. Tai paprasta ir užtikrina, kad visi šildytuvai veiktų vienoda galia. Tačiau jei temperatūros jutiklis yra šalia vieno šildytuvo, ta sritis gali būti tinkamai valdoma, kol kitos zonos atsilieka. Tai veikia tik gerai sumaišius baką.
Keli nepriklausomi valdikliai: Kiekvienas šildytuvas (arba šildytuvų grupė) turi savo temperatūros jutiklį ir valdiklį. Tai užtikrina zonos valdymą, kompensuojant skirtingus šilumos nuostolius kraštuose ir centre. Jis yra brangesnis, bet užtikrina geriausią vienodumą.
Pagrindinis-pavaldys valdymas: Vienas pagrindinis valdiklis stebi vidutinę temperatūrą. Jo išvestis siunčiama į pavaldinius valdiklius, kurie reguliuoja atskirus šildytuvus. Tai kompromisas tarp vienos ir visiškai nepriklausomos kontrolės.
Įjungimas ir išjungimas: Nekritiniams procesams šildytuvus galima įjungti ir išjungti vienu termostatu. Temperatūrai nukritus, įjungiami papildomi šildytuvai. Tai paprasta, bet užtikrina tik grubų valdymą.
Daugumai didelių cisternų avienas PID valdiklis, valdantis kelis SSR(su vienu temperatūros jutikliu, esančiu reprezentatyvioje vietoje), pakanka, jei bakas gerai maišomas. Be maišymo rekomenduojamas nepriklausomas zonos valdymas.
Specialūs PTFE šildytuvų aspektai
Mažesnis šilumos laidumas
PTFE turi mažą šilumos laidumą, o tai riboja šilumos srautą ploto vienetui. Tam tikrai galiai PTFE šildytuvui reikia didesnio paviršiaus ploto nei metaliniam šildytuvui. Naudojant kelis šildytuvus, kiekvienas atskiras šildytuvas yra mažesnis (mažesnė galia), todėl jo fizinis dydis yra mažesnis. Tai palengvina pastatymą, nes šildytuvai yra mažesni.
Korozinė aplinka
Labai korozinėse voniose PTFE apvalkalas apsaugo šildytuvą. Keli mažesni šildytuvai nepadidina nuotėkio pavojaus, nes kiekvienas šildytuvas yra atskirai sandarinamas. Tiesą sakant, perteklius sumažina riziką: jei vieno šildytuvo apvalkalas yra pažeistas, kiti šildytuvai toliau veikia, kol pažeistas įrenginys yra izoliuotas.
Montavimas ir palaikymas
Kiekvienas PTFE šildytuvas turi būti tvirtai pritvirtintas. Keliems šildytuvams galima naudoti bendrą atraminį rėmą arba atskirus tvirtinimo laikiklius. Tvirtinimas turi leisti lengvai nuimti bet kurį vieną šildytuvą, netrukdant kitiems. Greitai atjungiamos elektros jungtys (pvz., kištukinis lizdas) supaprastina keitimą.
Praktinis pavyzdys: šildytuvų dydžio nustatymas 2000 galonų dengimo bakui
Apsvarstykite stačiakampį baką: ilgis 3,6 m, plotis 1,8 m, gylis 1,2 m. Tūris ≈ 3,6 × 1,8 × 1.2=7.78 m³=2050 galonų. Darbinė temperatūra 65 laipsniai. Maišymas: oro srautas.
1 veiksmas – reikalinga bendra galia: Remiantis įkaitimo ir nuostolių skaičiavimais (čia nerodoma), bendra reikalinga galia=36 kW.
2 veiksmas – nustatykite šildytuvų skaičių: Pagal gairių lentelę 1500–3000 galonų rekomenduoja 6–8 šildytuvus. Pasirinkite 6 šildytuvus.
3 žingsnis – šildytuvo galia: 36 kW / 6=6 kW vienam šildytuvui.
4 žingsnis – išdėstymas: bakas yra 3,6 m ilgio. Kiekvieno PTFE šildytuvo šildomas ilgis=90 cm. Tarpų taisyklė: 1,5× šildomas ilgis=135 cm. Įdėkite du šildytuvus kiekvienoje ilgojoje pusėje (iš viso 4) ir po vieną kiekviename trumpajame gale (iš viso 2). Ilguose šonuose erdviniai šildytuvai 1,2 m atstumu vienas nuo kito, centre. Galiniai šildytuvai dedami 0,6 m atstumu nuo kampų. Šis susitarimas užtikrina sutampantį aprėptį.
5 žingsnis – elektros prijungimas: Šeši šildytuvai. Prijunkite du prie L1, du prie L2, du prie L3 (subalansuotas trifazis). Kiekvienas šildytuvas turi savo SSR. Naudojamas vienas PID valdiklis su šešiais išėjimais (arba vienu išėjimu, kuris lygiagrečiai valdo visus SSR). Vienas Pt100 RTD dedamas bako centre, 30 cm atstumu nuo dugno.
6 veiksmas – atleidimo patikrinimas: Sugedus vienam šildytuvui, lieka 30 kW (83 % visos). Bakas gali šiek tiek atvėsti, bet gali tęsti gamybą iki numatyto pakeitimo.
Rekomendacijų lentelė: Rekomenduojamas minimalus PTFE šildytuvų skaičius įvairių dydžių bakams
| Bako tūris (galonais) | Bako tūris (litrais) | Tipinis ilgis (m) | Rekomenduojamas šildytuvo skaičius | Tipinė šildytuvo galia (kW) |
|---|---|---|---|---|
| 50–100 | 190–380 | 0.6–1.0 | 1 | 2–6 |
| 100–300 | 380–1100 | 1.0–1.5 | 2 | 3–9 |
| 300–600 | 1100–2300 | 1.5–2.0 | 3 | 4–12 |
| 600–1000 | 2300–3800 | 2.0–2.5 | 4 | 5–15 |
| 1000–1500 | 3800–5700 | 2.5–3.0 | 4–6 | 5–12 |
| 1500–2500 | 5700–9500 | 3.0–4.0 | 6–8 | 4–10 |
| 2500–4000 | 9500–15,000 | 4.0–5.0 | 8–12 | 4–8 |
Pastaba: talpyklų, kurių šilumos nuostoliai dideli (atviri, neizoliuoti, aukšta temperatūra) arba kurių cirkuliacija bloga, skaičių reikia padidinti 25–50%. Gerai izoliuotoms talpykloms su priverstiniu maišymu gali pakakti apatinės diapazono dalies.
Kelių šildytuvų montavimo ir priežiūros patarimai
Pažymėkite kiekvieną šildytuvąsu jo galia, įtampa ir faze, kad būtų lengva identifikuoti.
Užtikrinkite individualią grandinės apsaugą(saugiklis arba pertraukiklis) kiekvienam šildytuvui. Tai leidžia izoliuoti sugedusį šildytuvą neišjungiant viso banko.
Naudokite bendrą įžeminimo juostąįžeminti visus šildytuvo rėmus. Įsitikinkite, kad įžeminimo laidas atitinka bendrą trikties srovę.
Reguliariai tikrinkite šildytuvusdėl nuosėdų susidarymo arba PTFE apvalkalo pažeidimo. Naudojant kelis šildytuvus, vieną sugadintą įrenginį galima išimti, kad būtų galima išvalyti arba pakeisti, kol bakas yra eksploatuojamas.
Laikykite atsarginius šildytuvus po rankagreitam pakeitimui. Dėl mažos mažesnių šildytuvų kainos atsargines atsargines dalis taupo.
Išvada
Keli PTFE šildytuvai užtikrina puikų vienodą temperatūrą ir veikimo patikimumą didelėse proceso talpyklose. Paskirstytas šildymas pašalina šaltas vietas ir negyvas zonas, o perteklinis šildymas leidžia tęsti veikimą, jei sugenda vienas šildytuvas. Šildytuvų skaičius turėtų būti pagrįstas rezervuaro tūriu, geometrija ir pageidaujamu vienodumu, o atstumas turėtų būti maždaug 1,5–2 kartus didesnis už kaitinamo ilgį. Elektros fazių balansavimas ir atitinkamos valdymo strategijos (vienas valdiklis su keliais SSR arba nepriklausomas zonos valdymas) dar labiau optimizuoja veikimą. Sistemingaskelių PTFE šildytuvų bako dydisŠis metodas užtikrina, kad šildymo sistema užtikrins pastovią temperatūrą, pailgina įrangos eksploatavimo laiką ir suteikia lankstumo palaikyti gamybą atliekant techninę priežiūrą. Bako šildymo dizainas yra sistemos lygio optimizavimas, o keli šildytuvai yra patikrintas sprendimas didelio masto pramoniniams procesams.
