Įprastos gamybos metu cheminė vonia gali atrodyti stabiliai, o jos koncentracija palaipsniui keičiasi. Garinimas, papildymas, ištraukimas, cheminių medžiagų dozavimas ir vandens pridėjimas gali pakeisti tirpalo sudėtį.
Dėl aPTFE panardinamas šildytuvas, šis pakeitimas svarbus, nes cheminė koncentracija turi įtakos medžiagų suderinamumui, šilumos{0}}perdavimo elgsenai, nuosėdoms ir bendrai šiluminei apkrovai. Todėl šildytuvas, pasirinktas tik pagal bako tūrį ir galingumą, gali veikti kitaip, pasikeitus vonios chemijai.
Koncentracija yra svarbesnė nei vien pH
pH suteikia naudingos informacijos, tačiau ji nevisiškai apibūdina cheminio šildymo aplinką.
Dviejuose tirpaluose su panašiomis pH vertėmis gali būti skirtingų rūgščių, druskų, oksiduojančių medžiagų, metalo jonų arba priedų. Todėl jų poveikis atviriems šildytuvo komponentams gali būti skirtingas.
PTFE yra plačiai naudojamas kaip apsauginė medžiaga koroziniam cheminiam kaitinimui dėl didelio cheminio atsparumo. Tačiau tikrasis tinkamumas vis tiek priklauso nuo konkrečios cheminės sudėties ir darbo temperatūros.
Atliekant inžinerinį pasirinkimą, specifikacijoje turėtų būti nurodytos cheminės rūšys ir apytikslė koncentracija, o ne tiesiog nurodyta „rūgštinė vonia“ arba „šarminis tirpalas“.
Koncentracija gali pakeisti šiluminę apkrovą
Cheminė koncentracija taip pat gali turėti įtakos fizinėms vonios savybėms.
Tankis, klampumas, savitoji šiluminė talpa ir šilumos laidumas gali keistis keičiantis koncentracijai. Šios savybės įtakoja, kaip greitai šiluma juda per skystį ir kiek energijos reikia jo temperatūrai pakelti.
Kai šildymas paketiniu būdu, pagrindinis protingas{0}}kaitinimo santykis gali būti išreikštas taip:
Q=mcΔT
kurmyra skysta masė,cyra specifinė šiluminė talpa, irΔTyra reikalingas temperatūros padidėjimas.
Jei koncentracija keičia tirpalo tankį arba šiluminę talpą, tikrasis energijos poreikis gali skirtis nuo skaičiavimo, pagrįsto vandens{0}}kaip prielaidomis.
Tai ypač aktualu, kai koncentruotas cheminis tirpalas kaitinamas nuo aplinkos temperatūros iki kontroliuojamos proceso temperatūros.
Kodėl klampumas ir cirkuliacija yra svarbūs
Kai kurie koncentruoti cheminiai tirpalai tampa klampesni. Didesnis klampumas gali sumažinti natūralią konvekciją ir pakeisti skysčio judėjimą aplink šildytuvą.
Dėl to kyla šiluminio{0}}dizaino problema.
A PTFE panardinamas šildytuvaspriklauso nuo aplinkinio skysčio, kad pašalintų šilumą nuo šildymo paviršiaus. Jei cirkuliacija susilpnėja, vietinė temperatūra aplink šildytuvą gali pakilti net tada, kai vonios temperatūros jutiklis rodo priimtiną vidutinę temperatūrą.
Supaprastintas šilumos perdavimo{0}}modelis yra:
Q=hAΔT
Kai efektyvi cirkuliacija sumažėja, šilumos{0}}perdavimo koeficientashtaip pat gali sumažėti. Norint išlaikyti tą pačią šildymo galią, gali prireikti didesnio temperatūros skirtumo tarp šildymo paviršiaus ir tūrinio skysčio.
Tai yra viena iš priežasčių, kodėl reikėtų atsižvelgti į šildytuvo paviršiaus plotą ir galios paskirstymą kartu su cheminių medžiagų koncentracija.
Koncentracija gali paskatinti indėlius
Kai kurios koncentruotos technologinės vonios yra labiau linkusios kristalizuotis arba nusėsti, kai vietinė temperatūra pakyla aukštesnė už tūrinio tirpalo temperatūrą.
Nuosėdos ant šildymo paviršiaus gali sukurti papildomą šiluminės varžos sluoksnį. Laikui bėgant šildytuvui gali prireikti didesnio temperatūrų skirtumo, kad skysčiui būtų tiekiamas toks pat šilumos kiekis.
Supaprastintas šiluminės varžos{0}}modelis gali būti pavaizduotas taip:
Q=ΔT/Rviso
kurRvisoreiškia kombinuotą šiluminę varžą per atitinkamus sluoksnius.
Praktinė reikšmė yra svarbi: šildytuvo galios didinimas ne visada yra teisingas atsakas į lėtą kaitinimą. Vonioje, kurioje yra nuosėdų,-gali būti tinkamiau pagerinti šildymo- ploto paskirstymą, cirkuliaciją ir valymo procedūras.
Koncentracija{0}}pagrįstos specifikacijos pavyzdys
Apsvarstykite, ar cheminių medžiagų bakas veikia šiomis pavyzdinėmis sąlygomis:
| Parametras | Sąlygos pavyzdys | Dizaino reikšmė |
|---|---|---|
| Cheminė koncentracija | 25 masės % | Apibrėžia proceso aplinką |
| Vonios temperatūra | 60 laipsnių | Nustato šiluminę veikimo būklę |
| Bako tūris | 800 L | Nustato apytikslę skysčio masę |
| Šildymo galia | 12 kW | Nustato šildymo greitį |
| Tiražas | Vidutinis mechaninis maišymas | Palaiko šilumos pašalinimą nuo šildytuvo paviršiaus |
| Minimalus skysčio lygis | 70% bako aukščio | Apibrėžia saugų aktyvaus panardinimo diapazoną |
| Veikimo ciklas | 16h/dieną | Įtakoja terminį ciklą ir aptarnavimo reikalavimus |
Aukščiau pateikti skaičiai yra iliustraciniai, o ne universalūs veikimo apribojimai. Norint nustatyti tikrąjį šildytuvo dydį, reikalingos konkretaus proceso cheminės savybės ir šilumos nuostolių sąlygos.
Koncentracijos pokyčiai gamybos metu
Statinė cheminė specifikacija gali neatspindėti viso gamybos ciklo.
Pavyzdžiui, garavimas gali padidinti koncentraciją, o vandens papildymas gali ją sumažinti. Ištraukimas{1}}gali pašalinti tiek skystas, tiek ištirpusias chemines medžiagas. Automatinis dozavimas gali sukurti laikinus koncentracijos gradientus prieš visiškai susimaišant.
Dėl šios priežasties šildytuvo konstrukcijoje reikia atsižvelgti įnormalios darbinės koncentracijos diapazonaso ne tik vienas laboratorinis matavimas.
Jei koncentracija labai skiriasi, reikia įvertinti temperatūros kontrolę ir cirkuliaciją per numatomą veikimo langą.
Kokios pirkimo specifikacijos turėtų būti įtrauktos
Naudingoje PTFE panardinamojo šildytuvo pirkimo specifikacijoje turėtų būti nurodyta:
Cheminis pavadinimas ir koncentracijos diapazonas
Minimali ir maksimali vonios temperatūra
Reikalinga šildymo galia
Bako matmenys ir skysčio tūris
Normalus ir minimalus skysčio lygis
Cirkuliacijos arba maišymo sąlygos
Tikėtinos nuosėdos arba skendinčios kietosios medžiagos
Darbo valandos ir gamybos ciklas
Galima įtampa ir elektros konfigūracija
Reikalingi šildytuvo matmenys ir montavimo išdėstymas
Šios detalės leidžia kartu įvertinti medžiagų suderinamumą ir šilumines savybes.
Todėl cheminė koncentracija turėtų būti traktuojama kaip šerdies šildytuvo-pasirinkimo parametras, o ne antrinė proceso detalė. Patikimas korozinio dengimo ir cheminio{2}}apdorojimo bakamsPTFE panardinamas šildytuvasdizainas priklauso nuo PTFE konstrukcijos, šildymo paviršiaus ploto, galios paskirstymo, panardinimo gylio ir valdymo valdiklių atitikimo faktiniam koncentracijos diapazonui.
Kai chemija yra neįprastai koncentruota, kintama arba derinama su ribota cirkuliacija, pritaikyta šildytuvo specifikacija gali būti techniškai tinkamesnis įrangos pasirinkimo ir kainos pasiūlymo pagrindas.
