مخازن فرآیند بزرگتر مجهز به چندین گرم کننده غوطه وری PTFE اغلب شیب دما پایدار را نشان می دهند. یک گوشه به طور مداوم 8 تا 12 درجه گرمتر از طرف مقابل باقی می ماند در حالی که لایه بندی عمودی تفاوت های قابل اندازه گیری را از بالا به پایین ایجاد می کند. بخاریها با ظرفیت نامی کار میکنند و توان کل با محاسبات تلفات حرارتی{4}}تناسب میکند، اما کیفیت محصول در دستهها متفاوت است. مهندسان کارخانه و طراحان مخازن می دانند که توزیع گرما کمتر به وات کل بستگی دارد و بیشتر به محل دقیق بخاری بستگی دارد. طرحبندیهای بهینه، مناطق سرد و نقاط داغ را حذف میکنند، یکنواختی دما را ارائه میکنند که از نرخ واکنش، ضخامت پوشش و بازده فرآیند پشتیبانی میکند.
توزیع گرما در مخازن چند{0}هیتر از اصول دینامیکی-به خوبی تعریف شده- پیروی میکند که عمدتاً توسط همرفت طبیعی هدایت میشود. هر بخاری یک سیال بالارونده از سیال گرم شده را در امتداد غلاف خود ایجاد می کند. سیال خنک کننده در امتداد دیواره های مخزن و بین بخاری ها پایین می آید تا سلول گردش خون را کامل کند. وقتی بخاریها خیلی نزدیک به هم قرار میگیرند-کمتر از یک بخاری از هم فاصله دارند-لایههای مرزی حرارتی آنها روی هم قرار میگیرند و مناطق گرم تقویتشده را بین عناصر تشکیل میدهند و نواحی پیرامونی را کمتر گرم میکنند. برعکس، فاصله بیش از حد، مناطق راکد را به جا می گذارد که جابجایی طبیعی نمی تواند گرما را به طور موثر منتقل کند. نتیجه به عنوان گرادیان های تکرارپذیر به نظر می رسد که نقشه برداری حرارتی به طور مداوم در طول راه اندازی شناسایی می شود.
جهت گیری بخاری بیشتر بر الگوهای اختلاط تأثیر می گذارد. نصب عمودی باعث افزایش جریان قوی رو به بالا و جریان های برگشتی می شود که لایه بندی را می شکند و دما را در سراسر عمق یکسان می کند. بخاریهای افقی، در حالی که گاهی اوقات توسط هندسه مخزن مورد نیاز است، اختلاط عمودی ضعیفتری ایجاد میکند و اجازه میدهد سیال گرمتر در سطح جمع شود و مناطق لایهای پایدار ایجاد کند. در مخازن با عمق بیشتر از 1.5 متر، جهت گیری عمودی همراه با فاصله کافی به طور مداوم از آرایه های افقی برای یکنواختی دما بهتر عمل می کند.
دستورالعملهای فاصلهگذاری عملی از مطالعات تجربی جریان و دادههای عملکرد میدانی ناشی میشوند. فاصله مرکز-تا-مرکز بین بخاریها باید دو تا سه برابر عمق مخزن موثر باشد تا امکان توسعه کامل سلولهای همرفت بدون تداخل فراهم شود. فاصله غلاف بخاری تا دیوارهای مخزن یا اعضای سازه باید یک تا دو برابر قطر بخاری باقی بماند تا از رکود مرزی-لایه و جریان بازگشت محدود جلوگیری شود. این ابعاد تضمین می کند که هر بخاری بر حجم گردش متمایز اما همپوشانی تأثیر می گذارد که مجموعاً کل ردپای مخزن را پوشش می دهد. یک قانون مفید این است که طول کل گرم شده باید در سراسر ردپای مخزن توزیع شود نه در یک منطقه متمرکز شود.
پیکربندی چیدمان تعیین میکند که سلولهای گردش خون به طور موثر چگونه تعامل دارند. ردیفهای همتراز که در امتداد یک دیوار قرار میگیرند، جلوه برجسته «دیوار داغ» را ایجاد میکنند: جریان شدید رو به بالا در یک طرف باعث میشود دیواره مقابل از مایع گرم گرسنه بماند. طرحبندیهای پلکانی-در ردیفهای مجاور با نصف فاصله فاصله ایجاد میکنند-جریانهای متقاطع- مخزن را ایجاد میکنند که گرما را بهطرف جانبی جارو میکنند و مناطق مرده را حذف میکنند. در عمل یک اشتباه رایج این است که بخاریها را در امتداد یک دیوار قرار میدهند که یک دیوار داغ و یک طرف سرد ایجاد میکند در حالی که تکان دادن آنها اختلاط متقاطع{6}}مخزن را به میزان قابل توجهی بهبود میبخشد. ردپای مخزن مستطیلی یا دایره ای از شبکه های متقارن متقارن بهره می برد. هندسه های نامنظم ممکن است نیاز به قرارگیری نامتقارن داشته باشند که توسط مدل های فیزیکی مقیاس بندی شده تأیید شده است.
افزایش گردش خون، همرفت طبیعی را افزایش میدهد و الزامات فاصله را کاهش میدهد. پروانههای برشی پایین، پمپهای چرخشی نصبشده در کنار-، یا بافلهایی که بهطور استراتژیک قرار گرفتهاند، جریان را در سطوح بخاری و از طریق فضاهای بین{3}}هیتر هدایت میکنند. این اضافات شیب ها را بدون افزایش توان کل صاف می کنند. به عنوان مثال، یک حلقه چرخش کوچک که از کف مخزن کشیده می شود و در نزدیکی سطح تخلیه می شود، می تواند در عرض چند دقیقه پس از فعال شدن، لایه بندی عمودی را تا 70 درصد کاهش دهد. هنگامی که هم زدن به دلایل فرآیندی از قبل وجود داشته باشد، قرار دادن بخاری باید با مسیرهای جریان موجود هماهنگ باشد نه مخالفت با آنها.
تأیید نصب، هدف طراحی را تأیید می کند. نگاشت دما در چندین اعماق و موقعیت شعاعی تحت بار کامل و شرایط ثابت- یکنواختی را کمیت می کند. تنوع هدف در بیشتر فرآیندهای شیمیایی در 2± درجه در سراسر حجم کار باقی می ماند. تصویربرداری مادون قرمز یا آرایههای ترموکوپل چند نقطهای، نقاط داغ باقیمانده یا پاکتهای سردی را که نیاز به تغییر موقعیت یا گردش اضافی دارند، نشان میدهند. مستندسازی مختصات نهایی گرمکن، جهت گیری، و گرادیان های اندازه گیری شده، مبنایی را برای نگهداری یا تغییرات فرآیند در آینده فراهم می کند.
قرار دادن متفکرانه بخاری به اندازه انتخاب توان کل برای دستیابی به دمای یکنواخت حیاتی است. بنابراین توزیع گرما، فاصله بخاری، همرفت طبیعی، چیدمان پلکانی و یکنواختی دما متغیرهای طراحی وابسته به هم هستند که تعیین میکنند که آیا یک سیستم گرمکننده چندتایی مشخصات-کارایی منطبق بر عملکرد دارد یا گرادیانهای مزمن. برای مخازن با هندسه پیچیده، سیالات با ویسکوزیته بالا، یا الزامات یکنواختی دقیق (1± درجه یا بیشتر)، مدلسازی دینامیک سیالات محاسباتی چیدمان بخاری را قبل از ساخت بهینه میکند. شبیهسازی میدانهای سرعت و خطوط دما را در شرایط عملیاتی واقعی پیشبینی میکند، که امکان ارزیابی سریع پیکربندیهای متعدد و حذف تغییرات میدان را فراهم میکند. بکارگیری صحیح این اصول، قرارگیری را از یک ضعف بالقوه به پایه ای برای عملکرد حرارتی قابل اعتماد و قابل تکرار در سیستم های گرمکن غوطه وری PTFE در طرح های مخازن صنعتی تبدیل می کند.
