Netolygus šildymas yra dažna cheminių medžiagų talpyklų problema. Temperatūros reguliatorius gali rodyti tikslinę vertę, o viena vonios vieta išlieka pastebimai vėsesnė už kitą. Kitais atvejais šalia šildytuvo atsiranda nuosėdų, gaminio kokybė skiriasi priklausomai nuo bako padėčių arba šildytuvas įsijungia ir išsijungia dažniau nei tikėtasi.
Dėl aPTFE panardinamas šildytuvas, netolygų šildymą retai sukelia tik vienas parametras. Šildytuvo geometrija, galios tankis, skysčio cirkuliacija, bako forma, montavimo padėtis ir temperatūros{1}}jutiklio vieta gali prisidėti.
Netolygus šildymas prasideda nuo šilumos paskirstymo
Panardinamasis šildytuvas perduoda energiją per aktyvų šildymo paviršių. Jei šildymo galia sutelkta mažame plote, aplinkui esantis skystis gauna didelį vietinį šilumos tiekimą.
Vidutinį paviršiaus šilumos srautą galima apskaičiuoti pagal:
q = P/A
kurPyra šildytuvo galia irAyra aktyvi šildymo zona.
Pavyzdžiui, 10 kW šildytuvo su 0,5 m² aktyviuoju plotu pavyzdinis vidutinis šilumos srautas yra 20 kW/m².
Antros 10 kW konfigūracijos su 1,0 m² aktyviuoju plotu vidutinė vertė būtų 10 kW/m².
Skaičiuojant neapibrėžiamas universalus leistinas šilumos srautas. Faktinis veikimas priklauso nuo PTFE konstrukcijos, vonios chemijos, cirkuliacijos, temperatūros ir šildytuvo geometrijos.
Dėl prastos cirkuliacijos gali susidaryti temperatūros zonos
Skysčio judėjimas yra vienas iš svarbiausių veiksnių, turinčių įtakos temperatūros vienodumui.
Kai cirkuliacija silpna, karštas skystis gali likti šalia šildytuvo, o šaltesnis skystis lieka toliau. Tai sukuria temperatūros gradientą bako viduje.
Supaprastintas šilumos perdavimo{0}}ryšis yra:
Q=hAΔT
Jei skysčio judėjimas aplink kaitinamąjį paviršių sumažėja, efektyvusis šilumos{0}}perdavimo koeficientashtaip pat gali sumažėti.
Tada šildymo sistemai gali prireikti didesnio temperatūrų skirtumo, kad tokia pati galia būtų perduota į vonią.
Tai ypač svarbu klampiems cheminiams tirpalams arba rezervuarams su ribota natūralia konvekcija.
Dėl šildytuvo padėties problema gali pablogėti
Per arti rezervuaro sienelės sumontuotas šildytuvas gali šildyti netolygiai, nes skysčio judėjimas aplink dalį aktyvaus paviršiaus yra apribotas.
Vidiniai vamzdžiai, ruošiniai, pertvaros, bako{0}}dugno konstrukcijos ir siurbimo arba išleidimo linijos gali sukurti panašų poveikį.
Praktinėje diegimo apžvalgoje turėtų būti išnagrinėta:
Atstumas tarp šildytuvo ir bako sienelės
Atstumas nuo bako dugno
Cirkuliacinių išleidimo angų vieta
Grįžtamojo srauto padėtis
Vidinis vamzdynas
Ruošinio pakrovimo zona
Temperatūros{0}}jutiklio vieta
Tikslas yra ne tik įdėti šildytuvą į bako vidų, bet ir įrengti aktyvią šildymo zoną ten, kur pakanka skysčių mainų.
Temperatūra{0}}Jutiklio vieta gali paslėpti problemą
Vienas temperatūros jutiklis gali neatspindėti viso bako.
Pavyzdžiui, jutiklis, esantis netoli cirkuliacinės grįžtamosios dalies, gali aptikti gerai{0}}mišrią temperatūrą, o atokiame kampe lieka šaltesnis. Per arti šildytuvo esantis jutiklis gali turėti priešingą problemą ir aptikti vietiškai padidintą temperatūrą.
Tai gali sukelti nereikalingą šildytuvo ciklą arba nepakankamą šildymą kitur.
Didelių bakų atveju jutiklio vieta turėtų būti įvertinta kartu su šildytuvo vieta ir cirkuliacijos modeliu. Kai tikimasi didelių erdvinių temperatūrų skirtumų, gali būti tinkami keli matavimo taškai.
Didesniuose rezervuaruose svarbu atstumas tarp šildytuvų
KeliPTFE panardinami šildytuvaigali užtikrinti labiau paskirstytą šildymą nei viena koncentruota šildymo zona.
Tačiau vien tik pridėjus šildytuvus vienodumas automatiškai nepagerėja.
Jei keli šildytuvai yra sumontuoti arti vienas kito, šiluma gali likti sutelkta viename regione. Jei šildytuvai yra per toli vienas nuo kito, gali susidaryti atskiros karštos ir šaltos zonos.
Todėl tarpai turi atitikti bako geometriją ir skysčio cirkuliaciją.
Supaprastintas projektavimo tikslas yra paskirstyti šildymo zonas taip, kad generuojama šiluma galėtų būti pernešta per visą naudingą proceso tūrį, o ne kauptis aplink atskirus šildytuvus.
Praktinis temperatūros{0}}žemėlapio sudarymo pavyzdys
Apsvarstykite iliustracinį cheminių medžiagų baką su keturiomis matavimo vietomis:
| Matavimo taškas | Stebėta temperatūra | Galima interpretacija |
|---|---|---|
| Šalia šildytuvo | 68 laipsnių | Stiprus vietinis šilumos tiekimas |
| Bako centras | 62 laipsnių | Dalinis maišymas |
| Priešinga siena | 57 laipsnių | Silpna šilumos cirkuliacija |
| Netoli bako išleidimo angos | 60 laipsnių | Tarpinė srauto būklė |
Jei valdiklis nustatytas į 60 laipsnių, o jutiklis yra šalia išleidimo angos, sistema gali veikti tinkamai, net jei bako temperatūros diapazonas yra 57–68 laipsnių.
Šis pavyzdys parodo, kodėl vien valdiklio tikslumas negarantuoja temperatūros vienodumo.
Nuosėdos gali padidinti šiluminę varžą
Cheminės nuosėdos ant šildymo paviršiaus gali dar labiau apsunkinti šilumos perdavimą.
Nuosėdų sluoksnis sukuria papildomą šiluminę varžą tarp kaitinimo elemento ir skysčio. Didėjant šiam pasipriešinimui, šildytuvui gali prireikti didesnio vidinės -–-skysčio temperatūros skirtumo, kad būtų galima perduoti tą pačią galią.
Jei nuosėdos yra netolygios, skirtingos šildytuvo sekcijos gali veikti skirtingomis šiluminėmis sąlygomis.
Todėl reguliari apžiūra ir tinkamos vonios{0}kontrolės procedūros gali būti svarbios procesams, linkusiems į kristalizaciją, nuosėdų susidarymą ar cheminių medžiagų kaupimąsi.
Kaip ištaisyti netolygų šildymą
Trikčių šalinimas turėtų ištirti visą šiluminę sistemą, o ne nedelsiant padidinti šildytuvo galią.
Naudingi patikrinimai apima:
Temperatūrų kartografavimas keliose rezervuaro vietose
Faktinės skysčio cirkuliacijos matavimas
Šildytuvo paviršiaus būklės tikrinimas
Tikrinamas šildytuvo atstumas
Peržiūrimas šildytuvo-iki-sienos atstumas
Patvirtinama temperatūros{0}}jutiklio padėtis
Faktinės vonios koncentracijos palyginimas su proceso specifikacija
Tikrinama, ar aktyvus šildymo plotas atitinka reikiamą galią
Padidinus galią nepataisant prastos cirkuliacijos, vietiniai temperatūros skirtumai gali dar labiau pablogėti.
Dėl aPTFE panardinamas šildytuvas, vienodas šildymas priklauso nuo galios, aktyvaus paviršiaus ploto, skysčio judėjimo, įrengimo geometrijos ir valdymo strategijos santykio. Kai šie parametrai projektuojami kartu, temperatūrų skirtumus galima sumažinti tiesiog nepridedant per didelės šildymo galios.
