چگونه فاصله عناصر بر جریان بین چندین گرم کننده غوطه وری PTFE تأثیر می گذارد؟

یک کارخانه شیمیایی چهار بخاری غوطه‌وری PTFE را در یک مخزن 2000-لیتری ترشی نصب کرد تا ظرفیت گرمایش 16 کیلووات را فراهم کند. بخاری ها بر روی دو دیوار مقابل نصب شده بودند که در هر دیوار دو بخاری قرار داشت. بخاری های هر دیوار با فاصله 60 میلی متر از هم قرار داشتند. ظرف شش ماه، بخاری‌های داخلی-آنهایی که روبه‌روی یکدیگر قرار داشتند، PTFE تاول‌زده را در امتداد لبه‌ها نشان دادند، در حالی که بخاری‌های بیرونی در وضعیت خوبی باقی ماندند. شکاف بین بخاری ها برای جریان کافی بسیار باریک بود.

زمانی که چندین بخاری غوطه‌وری PTFE در یک مخزن نصب می‌شوند، فاصله عناصر یک پارامتر طراحی حیاتی است. فاصله تعیین می کند که آیا سیال می تواند آزادانه بین بخاری ها جریان یابد یا اینکه شکاف به یک منطقه راکد تبدیل می شود که در آن گرما جمع می شود و بخاری ها بیش از حد گرم می شوند.

چرا فاصله عناصر مهم است

هر بخاری غوطه وری PTFE یک ستون حرارتی تولید می کند که در امتداد غلاف خود بالا می رود. هنگامی که دو بخاری نزدیک به هم نصب می شوند، ستون های آنها با هم تعامل دارند. اگر شکاف به اندازه کافی گسترده باشد، ستون ها به طور مستقل بالا می روند و سیال خنک را از پایین می کشند و جریان را در امتداد هر دو سطح حفظ می کنند. اگر شکاف خیلی باریک باشد، ستون‌ها با هم ترکیب می‌شوند و جریان بین بخاری‌ها محدود می‌شود.

در یک شکاف باریک، سیال از دو طرف گرم می شود. سریعتر از مایع روی سطوح بیرونی بالا می رود. شکاف به یک دودکش با یک جریان رو به بالا تبدیل می شود، اما جریان در سطوح غلاف ممکن است ناهموار باشد. قسمت پایینی شکاف ممکن است گرسنگی جریان داشته باشد، در حالی که قسمت بالایی دارای سرعت بالایی است. جریان ناهموار باعث ایجاد نقاط داغ در قسمت های پایینی سطوح روبرو می شود.

فاصله بخاری و تأثیر آن بر جریان و خطر نقاط داغ

اثر دودکش

هنگامی که دو غلاف گرم شده روبروی یکدیگر قرار می گیرند، شکاف بین آنها به عنوان یک دودکش عمل می کند. سیال در شکاف از هر دو طرف گرم می شود، چگالی کمتری پیدا می کند و بالا می رود. سیال کولر از پایین به داخل کشیده می شود. اثر دودکش می تواند مفید باشد اگر شکاف به اندازه کافی گسترده باشد تا جریان صاف را فراهم کند، اما اگر شکاف خیلی باریک باشد می تواند مضر باشد.

در یک شکاف باریک، اثر دودکش قوی است اما جریان ناهموار است. سیال با بالا آمدن شتاب می گیرد و افت فشار در پایین شکاف جریان سیال خنک را محدود می کند. قسمت پایینی شکاف جریان کمتری دریافت می کند و گرم کننده ها در آنجا گرمتر می شوند.

دستورالعمل های فاصله گذاری برای پیکربندی های مختلف بخاری

فاصله پیشنهادی بستگی به جهت بخاری، چگالی وات و خواص سیال دارد.

برای بخاری های عمودی روبروی یکدیگر، حداقل فاصله 50 میلی متر برای تراکم وات کم (0.8-1.0 W/cm²) و 80 میلی متر برای تراکم وات بالاتر (1.2-1.5 W/cm²) توصیه می شود. فاصله باید بین سطوح غلاف اندازه گیری شود، نه بین براکت های نصب.

برای بخاری هایی که روی یک دیوار نصب می شوند، در کنار هم، فاصله می تواند کوچکتر باشد زیرا بخاری ها رو به روی یکدیگر نیستند. یک شکاف 30 تا 40 میلی متری برای جلوگیری از تداخل حرارتی بین بخاری های مجاور روی همان دیوار کافی است.

برای بخاری های افقی که به صورت عمودی روی هم چیده شده اند، فاصله باید حداقل 100 میلی متر باشد تا ستون حرارتی بخاری پایینی بدون گیر افتادن توسط بخاری بالایی خارج شود.

دستورالعمل‌های فاصله‌گذاری برای پیکربندی‌های چندگانه بخاری غوطه‌وری PTFE

اثر فاصله بر یکنواختی دما

فاصله عناصر نه تنها بر دمای سطح غلاف بلکه بر یکنواختی دما در مخزن نیز تأثیر می گذارد. بخاری هایی که فاصله آنها خیلی نزدیک است، یک منطقه داغ محلی بین آنها ایجاد می کند. سیال در آن ناحیه گرمتر از توده است و قطعات کاری که از آن ناحیه عبور می کنند ممکن است بیش از-گرم شوند.

بخاری هایی که فاصله زیادی با یکدیگر دارند، گرما را به طور یکنواخت تر توزیع می کنند. ستون های هر بخاری به طور مستقل بالا می روند و با سیال حجیم مخلوط می شوند. درجه حرارت در سراسر مخزن یکنواخت تر است.

فاصله عناصر و تاثیر آن بر یکنواختی دما و کیفیت قطعه کار

وقتی فاصله را نمی توان افزایش داد

اگر مخزن نمی تواند فاصله وسیع تری بین بخاری ها داشته باشد، گزینه ها کاهش تعداد بخاری ها، کاهش چگالی وات یا استفاده از پیکربندی بخاری متفاوت است. یک بخاری بزرگ منفرد با سطح بزرگ ممکن است بهتر از چندین بخاری با فاصله نزدیک باشد.

پیکربندی سفارشی هیتر غوطه وری PTFE با فاصله بهینه شده برای مخزن و فرآیند به علت اصلی محدودیت جریان بین بخاری ها می پردازد. فرآیند تعیین مشخصات به ابعاد مخزن، تعداد بخاری، جهت بخاری، چگالی وات و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تأسیساتی که چندین بخاری در یک مخزن دارند، این رویکرد خاص{2}}کاربرد جریان بین بخاری ها را بهبود می بخشد و عمر مفید بخاری را افزایش می دهد.