Metalo apdailos gamykla įrengė identiškus 5 kW PTFE panardinamus šildytuvus dviejose vienodo dydžio ir cheminės medžiagos valymo rezervuaruose. Viename bake buvo naudojamas oro srautas 2 CFM vienam tiesiniam metrui. Kitas rėmėsi retkarčiais rankiniu maišymu. Abu šildytuvai veikė 1,4 W/cm². Išpūstas šildytuvas tarnavo ketverius metus. Nemaišomas šildytuvas sugedo per vienuolika mėnesių. Ta pati galia. Ta pati vonia. Skirtingas srautas.
Maišymo greitis yra kintamasis, kuris vardinio vatų tankio specifikaciją paverčia faktine saugia veikimo sąlyga. Vatų tankio skaičius duomenų lape daro prielaidą, kad tam tikras bazinis srautas. Kai tikrasis srautas šildytuve nukrenta žemiau šios prielaidos, saugus vatų tankis sumažėja-ir šildytuvas moka kainą.
Ribinis sluoksnis: kur iš tikrųjų vyksta šilumos perdavimas
Šiluma palieka šildytuvą per ploną skysčio plėvelę, vadinamą terminiu ribiniu sluoksniu. Šiame sluoksnyje šiluma juda laidumo, o ne konvekcijos būdu. Kuo plonesnis sluoksnis, tuo greičiau išeina šiluma ir tuo žemesnė šildytuvo paviršiaus temperatūra tam tikram vatų tankiui.
Srauto greitis kontroliuoja ribinio sluoksnio storį. Esant 0,5 m/s, sluoksnis gali būti mažesnis nei 1 mm. Esant 0,05 m/s -efektyviai stovint-, jis gali išaugti iki 3–5 mm. Storesnis sluoksnis reiškia didesnę šiluminę varžą, o tai reiškia aukštesnę šildytuvo paviršiaus temperatūrą esant tokiai pačiai galiai.
Santykis nėra linijinis. Perpus sumažinus srauto greitį, ribinio sluoksnio storis nepadidėja dvigubai. Tačiau žemo greičio diapazone, būdingame prastai maišomoms dengimo talpykloms, nedideli srauto pokyčiai sukelia didelius šilumos perdavimo pokyčius. Štai kodėl šildytuvas, kuris gerai veikia vienoje talpykloje, anksčiau laiko sugenda kitame, kurio vatų tankis yra toks pat, bet silpnesnis maišymas.
| Vietinis srauto greitis | Ribinio sluoksnio storis | Šilumos perdavimo koeficientas | Šildytuvo ΔT esant 1,2 W/cm² | Saugus vatų tankis |
|---|---|---|---|---|
| >0.5 m/s | <1 mm | Aukštas | 6-10 laipsnių | 1,6–2,0 W/cm² |
| 0.2–0.5 m/s | 1-2 mm | Vidutinis – didelis | 10-16 laipsnių | 1,3–1,6 W/cm² |
| 0.1–0.2 m/s | 2-3 mm | Vidutinis | 16-24 laipsnių | 1,0–1,3 W/cm² |
| <0.05 m/s | 3-5 mm | Žemas | 24-40 laipsnių | 0,6–0,9 W/cm² |
Srauto greičio ir vatų tankio santykiai vandeninio proceso vonioms esant 50–80 laipsnių
Kodėl bako{0}}maišymo lygis nėra lygus šildytuvo-lygio srautui
Dažna specifikacijų klaida yra ta, kad bako maišymas pasiekia šildytuvą. Purškimo vamzdžiai yra išdėstyti taip, kad skystis judėtų aplink ruošinius, o ne aplink šildytuvus. Pedagogai yra nukreipti į proceso zoną. Šildytuvas yra kampe, už stovo kreiptuvo arba po perdavimo mechanizmu, kur srautas sudaro tik dalį bendrojo vidurkio.
Lauko matavimai dengimo talpyklose nuosekliai rodo, kad vietinis greitis prie šildytuvo paviršiaus yra 30–70 % mažesnis nei vidutinis bako greitis. Negyvose zonose-kampuose, už pertvarų, po armatūra-gali būti 80–90 % žemesnis.
Štai kodėl vatų tankio parinkimas pagal bako{0}}maišymo lygį pervertina saugią ribą. Šildytuvas veikia srauto aplinkoje, kuri yra žymiai blogesnė nei birių talpyklų būklė. Vatų tankis, kuris veikia pagrindiniame tūryje, sugenda šildytuve.
Maišymo metodai ir jų pasiekiamumas
Skirtingi maišymo metodai užtikrina skirtingas srauto charakteristikas šildytuvo paviršiuje.
Oro pūtimas yra labiausiai paplitęs būdas. Jis veiksmingas maišant masinį maišymą, tačiau šalia išpūtimo vamzdžio sukelia vietinę turbulenciją, kuri mažėja su atstumu. Šildytuvas, esantis 300 mm atstumu nuo išleidimo angos, gali matyti tik 20–30 % vamzdyje išmatuoto greičio.
Eduktoriaus cirkuliacija suteikia labiau nukreiptą srautą. Į šildytuvo paviršių nukreiptas antgalis skleidžia koncentruotą srovę, kuri palaiko greitį ilgesniu atstumu. Tai efektyviausias būdas pagerinti srautą konkrečioje vietoje.
Ruošinio judėjimas-vamzdžio sukimasis arba stovo virpesiai- prisideda prie masinio maišymo, bet retai sukelia reikšmingą greitį kaitintuvo paviršiuje, nebent ruošiniai praeina arti šildytuvo.
Siurblio recirkuliacija su specialiu šildytuvo skyriumi užtikrina vienodiausią srautą. Mažas siurblys išsiurbia iš bako ir išleidžia per šildytuvą, išlaikydamas pastovų greitį, nepaisant kito maišymo. Šis išdėstymas yra įprastas dideliuose dengimo rezervuaruose, kur šildytuvo patikimumas yra labai svarbus.
| Maišymo metodas | Greitis prie šildytuvo (300 mm atstumas) | Galimas vatų tankio padidėjimas | Įrangos kaina | Geriausia programa |
|---|---|---|---|---|
| Jokio agitacijos | <0.05 m/s | Bazinė linija | Nėra | Nerekomenduojama |
| Oro pūtimas, bendras | 0.05–0.1 m/s | +0.1–0,2 W/cm² | Žemas | Maži tankai |
| Oro pūtimas, nukreiptas | 0.1–0.2 m/s | +0.2–0,3 W/cm² | Žemas | Dauguma dengimo bakų |
| Šildytuvo auklėtojas | 0.3–0.5 m/s | +0.3–0,5 W/cm² | Vidutinis | Klampios vonios |
| Speciali recirkuliacija | 0.4–0.6 m/s | +0.4–0,6 W/cm² | Aukštesnis | Kritinės programos |
Greičio ir vatų tankio duomenys iš lauko matavimų dengimo ir cheminio apdorojimo rezervuaruose
Vatų tankio ir faktinio šildytuvo{0}}lygio srauto suderinimas
Praktinis metodas yra matuoti arba įvertinti srauto greitį šildytuvo vietoje, o ne bako vidurkį. Jei matavimas nepraktiškas, naudokite konservatyvius įvertinimus, pagrįstus šildytuvo padėtimi ir maišymo metodu.
Jei šildytuvas yra kampe, kuriame yra tik bendras purškimas, tarkime, kad 0,05–0,1 m/s. Jei šildytuvas yra pagrindiniame srauto kelyje su nukreiptu purškimu, imamasi 0,2–0,3 m/s. Jei šildytuvas su specialiu induktoriumi arba recirkuliacija, tarkime, kad 0,3–0,5 m/s.
Pasirinkite vatų tankį iš atitinkamos aukščiau esančios lentelės eilutės. Jei reikalingas paviršiaus plotas esant tokiam vatų tankiui viršija turimą rezervuaro erdvę, galima pagerinti maišymą, sumažinti bendrą galią arba naudoti pasirinktinę šildytuvo konfigūraciją, kuri suteikia daugiau paviršiaus.
Srauto gerinimas be didelių pakeitimų
Mažas siurblys, esantis 150–250 mm atstumu nuo šildytuvo ir nukreiptas į šildytuvo paviršių, gali padidinti vietinį greitį nuo stovinčio iki 0,3–0,5 m/s. Antgalis gali būti varomas nedideliu siurbliu arba suslėgtu oru, o įrengimo kaina yra nedidelė, palyginti su sugedusio šildytuvo keitimu kasmet.
Perforuotas išpūtimo vamzdis, esantis tiesiai po vertikaliai sumontuotu šildytuvu, sukuria burbuliukų užuolaidą, kuri nušluoja šildytuvo paviršių. Tai mažiau efektyvu nei siurblys, bet reikia tik suspausto oro jungties ir perforuoto vamzdžio ilgio.
Paprasčiausias patobulinimas yra šildytuvo perkėlimas į pagrindinį cirkuliacijos kelią -jei tai leidžia bako išdėstymas-. Perkėlus šildytuvą iš kampo į vietą, esančią 100–150 mm atstumu nuo išleidimo vamzdžio, vietinis greitis gali padvigubėti be jokių įrangos išlaidų.
Kai standartiniai šildytuvai neatitinka tikrovės srauto
Cisternos su sudėtinga vidine tvirtinimo sistema ir ribotu maišymu dažnai negali sutalpinti standartinių PTFE panardinamųjų šildytuvų, kurių vatų tankis reikalingas faktiniam šildytuvo{0}}lygio srautui. 5 kW galiai esant 0,8 W/cm² reikia daugiau nei 6 000 cm² šildytuvo paviršiaus -daugiau nei vienas šildytuvas užtikrina tipinius bako matmenis.
Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su optimizuota srauto padėtimi{0}}, specialiu induktoriumi ir mažesniu vatų tankiu pašalina pagrindinę srauto bado priežastį. Specifikacijos procesas reikalauja bako matmenų, maišymo metodo, šildytuvo padėties srauto šaltinių atžvilgiu, vonios chemijos ir reikalingos galios. Įrenginiams, kuriuose veikia keli rezervuarai su skirtingomis maišymo sąlygomis, šis pritaikymo metodas{3}}pritaiko vatų tankį pagal faktinę srauto aplinką šildytuve, o ne pagal nominalią bako būklę.
