چگونه طول مناسب بخاری PFA را برای مخزن با سطح مایع شناور انتخاب کنیم تا از گرم شدن بیش از حد منطقه بخار جلوگیری شود؟

بخاری های PFA در مخازن با سطوح مایع شناور (فرآوری دسته ای، پر شدن متناوب، تبخیر/غلظت) در معرض عمق غوطه وری متفاوتی قرار می گیرند. مقدار قابل توجهی از بخاری در منطقه بخار کار می کند اگر برای حداقل سطح مایع بیش از حد طولانی باشد، که می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد، خراب شدن PFA و خرابی زودهنگام شود. L_heater کمتر یا مساوی L_min_inmmersion × (1 + f)، که در آن f نسبت مجاز بخاری در بخار است (معمولاً 15-25٪)، باید توسط L_heater طول بخاری مناسب برآورده شود. طول بخاری ایده آل برای مخزن با حداقل سطح مایع 1.0 متر و حداکثر 3.0 متر 1.2-1.3 متر (20-30٪ بالاتر از سطح دقیقه) است. خرابی سریع منجر به بخاری های طولانی تر (2.0 متر) با 1.0 متر در سطح حداقل می شود. از یک بخاری با چگالی وات غیریکنواخت (قدرت کمتر در بالا) یا چندین بخاری که بر اساس سطح (کم، متوسط، زیاد) تنظیم شده‌اند، برای سطوح مختلف استفاده کنید. هدف جلوگیری از دمای PFA بالای 180 درجه با نگه داشتن چگالی وات ناحیه بخار زیر 0.5-1.0 W/cm² است.

دما و چگالی توان در منطقه بخار
P_vapor=P_total × (L_vapor / L_total) توان در ناحیه بخار با یک گرم کننده یکنواخت (چگالی وات ثابت در طول طول) است. q_بخار=P_بخار / A_بخار=(P_total / L_total) × L_bapor / (π × D × L_bapor)=P_total / (π × D × L_total)=ثابت شار حرارتی منطقه بخار است! بنابراین، صرف نظر از میزان نوردهی، چگالی وات در ناحیه بخار دقیقاً مشابه ناحیه مایع است. مسئله همین است. قسمت در معرض یک بخاری که برای 3 وات بر سانتی متر مربع در مایع در نظر گرفته شده است، 3 وات بر سانتی متر مربع را تجربه می کند. دمای سطح در 3 W/cm² در بخار (h{25}}–50 W/m²·K در مقابل. 1000 در مایع) 600-3000 درجه (غیر ممکن) خواهد بود. سیم مقاومت گرم می‌شود، PFA ذوب می‌شود، یا وقتی بخاری واقعاً خود تنظیم می‌شود، قطع حرارتی قطع می‌شود. فقط شار حرارتی منطقه بخار بسیار کم-<0.5–1.0 W/cm²-is safe.

معیار انتخاب: کمتر یا مساوی 1.0 W/cm² باید شار گرمایی منطقه بخار باشد. نسبت نوردهی مجاز L_بخار/L_total برای یک بخاری با چگالی وات کل q_total برابر است با q_max_vapor/q_total. L_vapor/L_total=1.0/{12}} (33% نوردهی مجاز) برای q_total=3 W/cm². بنابراین، L_heater کمتر یا مساوی 1.0 / (1 – 0.33)=1.5 m اگر حداقل سطح مایع 1.0 متر باشد. برای ایمن بودن، در عمل از نوردهی 20 تا 25 درصد استفاده کنید.

جدول برای انتخاب طول بخاری
حداکثر کسر بخار مجاز q_total (W/cm²) حداقل سطح مایع (m) حداکثر سطح مایع (m) حداکثر طول بخاری (m) طول بخاری پیشنهادی (m) پیکربندی
0.8 2.5 3.0 0.25 1.07 1.0 بخاری کوتاه در حداقل سطح 1.0 3.0 3.0 0.25 1.33 1.2 قابل قبول 1.2 3.5 3.0 0.25 1.60 1.5 خوب 1.5 4.0 3.0 0.25 2.00 1.8 حاشیه; از بخاری های مرحله ای استفاده کنید
1.0 3.0 4.0 0.20 1.25 1.1 برای چگالی وات بالاتر به گرمکن های کوتاه تری نیاز است
1.0 3.0 2.0 0.35 1.54 1.4 بخاری های طولانی تر با تراکم وات کمتر امکان پذیر است.
Any Any Any Any 0.15 (محافظه کارانه) L_min / (1 - 0.15)=L_min/0.85 0.85× L_min طراحی محافظه کارانه
بخاری با مراحل برای سطوح مختلف
اگر حداقل سطح 1.0 متر و حداکثر 4.0 متر (4× واریانس) باشد، یک بخاری منفرد نمی تواند هر دو حالت را بدون گرمای بیش از حد در سطح پایین سرویس دهد. از بخاری های سه طبقه استفاده کنید:

بخاری A کوتاه است (1.2 متر)، پایین- نصب شده است و دائماً در حال استفاده است (سطح حداقل آن را می پوشاند).

بخاری B: متوسط ​​(2.5 متر)، هنگامی که سطح بیشتر از 1.5 متر باشد فعال می شود.

بخاری C طولانی است (4.0 متر) و زمانی فعال می شود که سطح آن بیشتر از 2.5 متر باشد.

بر اساس سنسورهای سطح، سیستم کنترل بخاری ها را فعال می کند. فقط بخاری A که کاملاً غوطه ور است در حداقل سطح (1.0 متر) کار می کند. تابع A+B در سطح متوسط. هر سه در حداکثر سطح کار می کنند. در چگالی وات کامل، هیچ بخاری هرگز منطقه بخار را تجربه نمی کند.

یک بخاری با چگالی وات غیریکنواخت، که در بالا قدرت کم و در پایین قدرت بالا دارد، یک جایگزین است. 0.5 متر بالا برای 0.5 W/cm² (در معرض سطح پایین) و 1.5 متر پایین برای 3.5 W/cm² برای بخاری 2.0 متر طراحی کنید. سیم پیچ سفارشی برای این امر ضروری است (به مقاله #25 مراجعه کنید). 20–30٪ گران تر است.

مثال در زمینه
در طول چرخه دسته ای، سطح مایع در اواپراتور شیمیایی بین 0.8 تا 2.5 متر متغیر بود. بخاری اصلی برای حداکثر تراز ساخته شده بود و طول آن 2.4 متر بود{4}} متر بخاری در حداقل آستانه (0.8 متر) در معرض بخار قرار گرفت. پس از سه ماه، PFA قهوه ای شد و به دلیل عملکرد ناحیه در معرض دید 3 W/cm² در هوا، ترک خورد. یک بخاری 1.1 متری (به طور کامل حتی در سطح حداقل مدفون) در محل آن توسط کارخانه نصب شد. تولید کاهش یافت حتی اگر اندازه دسته کاهش یافت تا حداقل سطح روی بخاری حفظ شود. پس از آن، کارخانه یک سیستم مرحله‌ای را با یک بخاری 2 متری راه‌اندازی کرد که فقط زمانی روشن می‌شد که سطح آن بیشتر از 1.5 متر بود و یک بخاری 1.2 متری که دائماً روشن بود. بخاری 1.2 متری هرگز بخار نمی بیند. در سطح پایین، بخاری 2.0 متری هرگز روشن نمی شود. ظرفیت تولید بازسازی شد و هر دو بخاری بیش از سه سال دوام آوردند.

در نتیجه، برای بخار 25٪، L_heater کمتر یا مساوی L_min / 0.75
در مخازن با سطح مایع شناور، طول بخاری L_heater را انتخاب کنید تا L_heater کمتر یا مساوی L_min_inmmersion / (1 – f)، که در آن f کسر بخار مجاز (معمولا 0.20-0.25)، برای جلوگیری از گرمای بیش از حد منطقه بخار است. L_heater کمتر یا مساوی 1.0 / 0.75=1.33 متر برای L_min=1.0 متر. اگر طول لازم بیشتر باشد، از یک بخاری با تراکم وات غیریکنواخت یا بخاری‌های مرحله‌ای استفاده کنید، که بخاری‌های متعددی هستند که توسط سنسورهای سطح راه‌اندازی می‌شوند. عمر طولانی‌تر بخاری و خرابی کمتر هزینه‌های نصب را می‌پردازد. ماه ها می گذرد تا بخاری با تراکم وات کامل که در معرض بخار است از کار بیفتد. برای محافظت از ناحیه بخار از برق کم یا اصلاً استفاده نکنید. یک بخاری طولانی در چندین سطح کار نمی کند. صحنه سازی انجام می دهد. به جای هدف برای بالاترین سطح، برای پایین ترین سطح طراحی کنید. وقتی مخزن کم است، بخاری باید تحمل کند. در آن نقطه شکست می خورد. از مرحله بندی یا طول کوتاه برای محافظت از آن استفاده کنید. دسته شما سپاسگزار خواهد بود.