گرمایش ناهموار یک مشکل رایج در مخازن مواد شیمیایی است. کنترل کننده دما ممکن است مقدار هدف را نشان دهد در حالی که یک ناحیه از حمام به طور قابل توجهی خنک تر از منطقه دیگر باقی می ماند. در موارد دیگر، رسوبات در نزدیکی بخاری ظاهر می شوند، کیفیت محصول بین موقعیت های مخزن متفاوت است، یا چرخه های بخاری بیشتر از حد انتظار روشن و خاموش می شود.
برای یکبخاری غوطه وری PTFE، گرمایش ناهموار به ندرت توسط یک پارامتر به تنهایی ایجاد می شود. هندسه بخاری، چگالی توان، گردش مایع، شکل مخزن، موقعیت نصب و{1}}موقعیت سنسور دما همگی می‌توانند نقش داشته باشند.
گرمایش ناهموار با توزیع گرما شروع می شود
یک بخاری غوطه ور انرژی را از طریق سطح گرمایش فعال خود منتقل می کند. اگر قدرت گرمایش در یک منطقه کوچک متمرکز شود، مایع اطراف گرمای محلی بالایی دریافت می کند.
میانگین شار حرارتی سطح را می توان با موارد زیر تخمین زد:
q = P/A
کجاPبرق بخاری است وAمنطقه گرمایش فعال است.
به عنوان مثال، یک بخاری 10 کیلوواتی با 0.5 متر مربع مساحت فعال دارای میانگین شار حرارتی 20 کیلووات بر متر مربع است.
پیکربندی 10 کیلووات دوم با 1.0 متر مربع منطقه فعال دارای مقدار متوسط 10 کیلووات بر متر مربع خواهد بود.
محاسبه شار گرمای مجاز جهانی را تعریف نمی کند. عملکرد واقعی به ساخت PTFE، شیمی حمام، گردش خون، دما و هندسه بخاری بستگی دارد.
گردش خون ضعیف می تواند مناطق دما را ایجاد کند
حرکت مایع یکی از مهم ترین عوامل موثر بر یکنواختی دما است.
هنگامی که گردش خون ضعیف است، مایع داغ می تواند نزدیک بخاری بماند در حالی که مایع سردتر دورتر می ماند. این باعث ایجاد یک گرادیان دما در داخل مخزن می شود.
یک رابطه انتقال حرارت{0} ساده شده عبارت است از:
Q=hAΔT
اگر حرکت سیال در اطراف سطح گرمایش کاهش یابد، ضریب انتقال{0} گرمای مؤثرhنیز می تواند کاهش یابد.
سیستم گرمایش ممکن است برای انتقال همان قدرت به داخل حمام به اختلاف دمای بیشتری نیاز داشته باشد.
این امر به ویژه برای محلول های شیمیایی چسبناک یا مخازن با همرفت طبیعی محدود مهم است.
موقعیت بخاری می تواند مشکل را بدتر کند
بخاری نصب شده خیلی نزدیک به دیواره مخزن ممکن است گرمای ناهمواری ایجاد کند زیرا حرکت مایع در اطراف بخشی از سطح فعال محدود شده است.
لوله های داخلی، قطعات کار، بافل ها، ساختارهای پایین مخزن{0}}و خطوط مکش یا تخلیه می توانند اثرات مشابهی ایجاد کنند.
یک بررسی عملی نصب باید بررسی کند:
فاصله بین بخاری و دیوار مخزن
فاصله از کف مخزن
محل خروجی های گردش
موقعیت جریان برگشتی
لوله کشی داخلی
منطقه بارگیری قطعه کار
مکان{0}}حسگر دما
هدف صرفاً قرار دادن بخاری در داخل مخزن نیست، بلکه قرار دادن منطقه گرمایش فعال است که در آن تبادل مایع کافی باشد.
دما{0}}محل سنسور می‌تواند مشکل را پنهان کند
یک سنسور دما ممکن است کل مخزن را نشان ندهد.
برای مثال، سنسوری که در نزدیکی بازگشت گردش قرار دارد، می‌تواند دمای مخلوط{0} را تشخیص دهد در حالی که یک گوشه از راه دور سردتر باقی می‌ماند. سنسوری که خیلی نزدیک به بخاری قرار می گیرد می تواند مشکل معکوس داشته باشد و دمای بالا را تشخیص دهد.
این می تواند باعث چرخش غیر ضروری بخاری یا گرمایش ناکافی در جای دیگر شود.
برای مخازن بزرگ، محل قرارگیری سنسور باید همراه با محل بخاری و الگوی گردش ارزیابی شود. نقاط اندازه گیری چندگانه ممکن است زمانی مناسب باشند که تفاوت دمای فضایی قابل توجهی مورد انتظار باشد.
فاصله بخاری در مخازن بزرگتر مهم است
چندگانهبخاری های غوطه وری PTFEمی تواند گرمایش توزیع شده بیشتری نسبت به یک منطقه گرمایش متمرکز فراهم کند.
با این حال، اضافه کردن بخاری ها به طور خودکار یکنواختی را بهبود نمی بخشد.
اگر چندین بخاری نزدیک به هم نصب شوند، گرما می تواند در یک منطقه متمرکز بماند. اگر بخاری ها خیلی دور از هم قرار گیرند، مناطق گرم و سرد جداگانه ممکن است ایجاد شوند.
بنابراین فاصله باید از هندسه مخزن و گردش مایع پیروی کند.
یک هدف طراحی ساده، توزیع مناطق گرمایشی است به طوری که گرمای تولید شده بتواند در سراسر حجم فرآیند مفید به جای انباشته شدن در اطراف بخاری های منفرد منتقل شود.
یک مثال دمای عملی-نقشه برداری
یک مخزن شیمیایی با چهار مکان اندازه گیری را در نظر بگیرید:
| نقطه اندازه گیری | دمای مشاهده شده | تفسیر احتمالی |
|---|---|---|
| نزدیک بخاری | 68 درجه | ورودی گرمای محلی قوی |
| مرکز تانک | 62 درجه | اختلاط جزئی |
| دیوار روبرو | 57 درجه | گردش حرارت ضعیف |
| نزدیک خروجی مخزن | 60 درجه | شرایط جریان متوسط |
اگر کنترل کننده روی 60 درجه تنظیم شده باشد و سنسور در نزدیکی خروجی قرار گیرد، ممکن است به نظر برسد که سیستم به درستی کار می کند حتی اگر مخزن دارای محدوده دمایی 57-68 درجه باشد.
این مثال نشان می دهد که چرا دقت کنترل کننده به تنهایی یکنواختی دما را تضمین نمی کند.
رسوبات می توانند مقاومت حرارتی را افزایش دهند
رسوبات شیمیایی روی سطح گرمایش می تواند انتقال حرارت را پیچیده تر کند.
یک لایه رسوب مقاومت حرارتی بیشتری را بین عنصر گرمایش و مایع ایجاد می کند. با افزایش این مقاومت، بخاری ممکن است برای انتقال همان توان نیاز به اختلاف دمای داخلی-به-مایع بیشتری داشته باشد.
اگر رسوب ناهموار باشد، بخش های مختلف بخاری می توانند تحت شرایط حرارتی مختلف کار کنند.
بنابراین، بازرسی منظم و روش‌های کنترل مناسب حمام{0}}می‌تواند برای فرآیندهای مستعد تبلور، پوسته پوسته شدن، یا تجمع مواد شیمیایی مهم باشد.
نحوه اصلاح گرمای ناهموار
عیب یابی باید سیستم حرارتی کامل را به جای افزایش فوری قدرت بخاری بررسی کند.
بررسی های مفید عبارتند از:
نقشه برداری دما در چندین مکان مخزن
اندازه گیری گردش مایع واقعی
بررسی وضعیت سطح بخاری
بررسی فاصله بخاری
در حال بررسی فاصله بخاری-به-دیوار
در حال تأیید موقعیت{0}}حسگر دما
مقایسه غلظت واقعی حمام با مشخصات فرآیند
بررسی اینکه آیا منطقه گرمایش فعال با توان مورد نیاز مطابقت دارد یا خیر
افزایش قدرت بدون اصلاح گردش ضعیف می تواند اختلاف دمای محلی را بدتر کند.
برای یکبخاری غوطه وری PTFEگرمایش یکنواخت به رابطه بین توان، سطح فعال، حرکت سیال، هندسه نصب و استراتژی کنترل بستگی دارد. هنگامی که این پارامترها با هم طراحی می شوند، تفاوت دما را می توان بدون افزودن ظرفیت گرمایش بیش از حد کاهش داد.
