فاصله توصیه شده بین چندین بخاری PTFE در یک مخزن برای جلوگیری از تداخل حرارتی چیست؟

ممکن است به نظر یک رویکرد موثر برای متمرکز کردن ظرفیت گرمایشی باشد، اما زمانی که دو بخاری غوطه‌وری PTFE بسیار نزدیک به هم در یک مخزن قرار می‌گیرند، یک ناحیه مرده پویا سیال-می‌تواند بین اجزا ایجاد شود. هر بخاری یک ستون بالارونده از مایع داغ تولید می کند. برخورد این ستون های حرارتی منجر به یک الگوی جریان ناپایدار می شود که به این معنی است که مایع بین بخاری ها به درستی گردش نمی کند.

چالش مهندسی فاصله گذاری چندین بخاری PTFE تداخل حرارتی است. مشکل تماس الکتریکی یا گرمایش تابشی نیست. مشکل واقعی اختلال در حرکت همرفتی است. فاصله گذاری نادرست بر راندمان انتقال حرارت تأثیر می گذارد، دمای غلاف را افزایش می دهد و باعث ایجاد نقاط داغ موضعی می شود، بنابراین عمر بخاری را کاهش می دهد.

بخاری PTFE چگونه کار می کند همرفت طبیعی
همرفت حالت غالبی است که توسط آن گرمای یک هیتر غوطه وری PTFE عمودی به مایع اطراف منتقل می شود.

هنگامی که غلاف مایع اطراف را گرم می کند:

چگالی آن کمتر می شود

مایع بالا می رود

مایع خنک کننده از زیر و از طرفین وارد می شود

یک ستون گردش مداوم تشکیل می شود

این الگوی همرفت طبیعی گرما را بدون نیاز به هم زدن مکانیکی در سراسر مخزن به گردش در می آورد.

شکل و قدرت ستون به چند چیز بستگی دارد از جمله:

وات بخاری

ویسکوزیته سیالات

طراحی تانک

دمای مایع

قرار دادن بخاری

هنگامی که وات بخاری بالاتر است، ستون‌های همرفت وسیع‌تر و سریع‌تر و زمانی که مایع چسبناک است کندتر و کوچک‌تر هستند.

اگر بخاری های زیادی را به هم نزدیک کنید چه؟
مشکلات زمانی شروع می شود که بخاری های همسایه برای همان مایع اطراف رقابت می کنند.

مناطق هجوم رقابتی
هر بخاری نیاز به مایع سردتری دارد که قسمت پایینی خود را احاطه کرده باشد تا همرفت به طور موثر عمل کند.

اگر بخاری دوم خیلی نزدیک نصب شده باشد:

نواحی ورودی آنها با هم همپوشانی دارند

عرضه مایع خنک محدود

سرعت جریان بین بخاری ها کاهش می یابد.

تضعیف گردش خون

بخاری ها به فضایی برای تنفس نیاز دارند تا بتوانند به درستی کار کنند.

توسعه یک نقطه داغ راکد
اگر جریان همرفت محدود باشد، ممکن است یک ناحیه راکد بین بخاری ها ایجاد شود.

این مکان به دام افتاده می تواند تجربه کند:

حرکت سیال کمتر

دمای بالاتر به صورت محلی

انتقال حرارت بد

خنک کننده سطح غلاف کاهش یافته است.

اگر ضریب انتقال حرارت کاهش یابد، دمای غلاف PTFE حتی در همان وات بخاری افزایش می یابد.

این اثر معمولاً ضد-مولد است:

راندمان گرمایش کلی کمتر

احتمال گرمای بیش از حد موضعی بیشتر است

تسریع پیری غلاف

افزایش تولید لجن یا رسوب در سیالات فرآیندی

فاصله توصیه شده بین بخاری های PTFE
برای کاهش تداخل حرارتی، معمولاً از حداقل توصیه فاصله از مرکز به-مرکز استفاده می‌شود.

حداقل جداسازی توصیه شده
فاصله کلی پیشنهادی این است:

1.5 تا 2 برابر طول حرارتی المنت

به عنوان مثال:

طول گرم شده حداقل فاصله مرکز توصیه شده 500 میلی متر 750 - 1000 میلی متر
1000 میلی متر 1500 - 2000 میلی متر 1500 میلی متر 2250 - 3000 میلی متر
این جداسازی به هر بخاری اجازه می دهد تا یک ستون همرفتی خود را بدون تعامل غیر ضروری ایجاد کند.

چرا این فاصله موثر است
در این مرحله از جدایی:

هر بخاری به تنهایی قادر به کشیدن مایع خنک کننده است

گرسنگی جریان کاهش می یابد

همرفت همچنان متقارن است

انتقال حرارت سطح ثابت می ماند.

ستون های حرارتی ممکن است همچنان در ناحیه مخزن بالاتر برهم کنش داشته باشند، اما جریان ورودی کمتر به اندازه کافی برای عملکرد موثر جدا شده است.

ملاحظات مربوط به تانک عمیق
مشکلات جابجایی اضافی با مخازن فرآیند عمیق ایجاد می شود.

ادغام ستون در مخازن بالا
مایع گرم شده بالا می رود، ستون به طور طبیعی واگرا می شود و کند می شود.

در مخازن عمیق:

توده ها به سمت بالا پراکنده می شوند

و ستون های اطراف می توانند در بالا به هم بپیوندند

الگوهای ضعیف تر جریان سطح بالایی ناپایدار می شوند.

بنابراین برای مخازن بلند، حتی اگر جداسازی سطح پایین‌تر کافی به نظر برسد، ممکن است فاصله بزرگ‌تری مورد نیاز باشد.

سیالات داغ یا چسبناک
اسیدها، محلول های آبکاری و مواد شیمیایی غلیظ تمایل دارند تحت شرایط عملیاتی چسبناک یا طبقه بندی شوند.

ویسکوزیته بالاتر گردش طبیعی را مهار می کند و از این رو فاصله صحیح بسیار مهم است.

اثرات تداخل حرارتی بر قابلیت اطمینان بخاری
فاصله ضعیف نه تنها بر عملکرد گرمایش تأثیر می گذارد.

دمای غلاف بالا
اثر خنک کننده مایع در اطراف سطح بخاری به دلیل جریان محدود کاهش می یابد.

پیامدها می تواند شامل موارد زیر باشد:

افزایش دمای غلاف

افزایش پیری PTFE

کشش سیم بخاری داخلی.

احتمال فرسودگی شغلی بیشتر

توزیع غیر یکنواخت دما در مخزن
تشکیل توده های مزاحم:

نقاط داغ در منطقه شما

طبقه بندی حرارتی

مناطق گرمایش کند

ناهماهنگی فرآیند

چنین تغییرات دما ممکن است کیفیت محصول یا کنترل واکنش در عملیات شیمیایی دقیق را مختل کند.

گزینه های دیگر برای برش
سیستم‌های کنترل جریان ثانویه{0}}گاهی ممکن است تداخل را کاهش دهند، زمانی که فاصله فیزیکی با اندازه مخزن محدود می‌شود.

میله ها یا بافل های متقاطع افقی
یک مانع افقی یا جداکننده عمودی بین بخاری‌های مجاور می‌تواند تا حدی ستون‌های همرفت را جدا کند.

اینها مفید هستند:

جریان ورودی را دور بزنید.

کاهش برخورد توده

ثبات گردش خون بهتر شد

اما خیلی به اثربخشی بستگی دارد:

شکل تانک

خواص سیالات

چگالی برق بخاری

محل بافل

چرا جدایی فیزیکی هنوز بهترین است؟
اما در حالی که بافل ها می توانند شرایط جریان موضعی را بهبود بخشند، فاصله فیزیکی قابل اطمینان ترین و قابل پیش بینی ترین روش است.

دسترسی آزاد به سیالات اطراف شرایط بهینه برای همرفت طبیعی برای هر بخاری است.

اثر چگالی وات
اندازه ستون کانوکشن نیز بر اساس تراکم وات بخاری بسیار متفاوت است.

بخاری‌های با چگالی بالا-وات-
بخاری های شدیدتر می دهند:

سرعت ستون سریعتر

مناطق گردش خون بیشتر

تعامل حرارتی افزایش یافته

آنها اغلب از یکدیگر فاصله دارند.

بخاری های با چگالی کم-وات-
چگالی وات محافظه کارانه منجر به موارد زیر می شود:

همرفتی ضعیف تر

وسعت کمتر ستون

حساسیت تداخل کمتر

این بخشی از دلیل استفاده از بخاری‌های PTFE با چگالی کم-وات-تقریباً منحصراً در مخازن مواد شیمیایی خورنده است.

توصیه هایی برای چیدمان مخازن چند-گرمکن
برای یک پیکربندی عملی چند-گرمکن، ملاحظات زیر باید در نظر گرفته شود:

طول گرمکن بخاری (

مصرف کل وات

ویسکوزیته سیال

عمق مخزن

روش هم زدن

انسداد موجود است

دمای فرآیند

موقعیت متقارن معمولاً پایدارترین الگوی گردش را در مخزن فراهم می کند.

بخاری ها همچنین باید از موارد زیر دور نگه داشته شوند:

آج تانک

مکش ورودی

مناطقی از گل و لای متراکم

مهاربندهای ساختاری داخلی

خلاصه
یکی از ویژگی های اساسی اما بسیار مهم در ساخت مخزن، فاصله مناسب چندین بخاری PTFE است. اگر بخاری ها خیلی به هم نزدیک باشند، لوله های همرفت طبیعی بخاری ها با یکدیگر تداخل پیدا می کنند و در نتیجه مناطق گرم راکد با گردش ضعیف و راندمان انتقال حرارت پایین ایجاد می شود. این تداخل حرارتی می تواند باعث افزایش دمای غلاف، افزایش سایش بخاری و گرم شدن ناهموار مخزن شود.

به طور کلی، فاصله از مرکز به برای مخازن عمیق تر یا سیالات چسبناک تر، ممکن است جداسازی بیشتر برای جلوگیری از اختلاط ستون در قسمت بالایی مخزن ضروری باشد.

بافل ها و راهنماهای جریان ممکن است گاهی به کاهش اثرات تداخل کمک کنند، اما جداسازی فیزیکی همچنان بهترین گزینه است. در طراحی سیستم حرارتی، عملکرد معمولاً نه با فشردن اجزا به یکدیگر، بلکه با دادن فضای تنفسی به هر واحد افزایش می‌یابد.