مخازن شیمیایی می توانند خوانش دماهای متفاوتی را حتی زمانی که از صفحه گرمایش، وات و کنترل کننده یکسانی استفاده می شود، نشان دهند. یکی از متغیرهایی که اغلب نادیده گرفته می شود این استعمق نصب صفحه گرمایش. قرار دادن سطح گرمایش خیلی نزدیک به کف مخزن، سطح مایع یا وسایل تولیدی می تواند گردش خون را تغییر داده و توزیع حرارتی ناهموار ایجاد کند.
تعادل مهندسی بین قرار دادن بخاری در جایی است که گرما بتواند به طور موثر وارد مایع شود و حفظ فاصله کافی برای همرفت پایدار و عملیات فرآیند.
عمق گرمایش گردش مایع را تغییر می دهد
هنگامی که یک صفحه گرم کننده محلول شیمیایی اطراف را گرم می کند، مایع گرم شده چگالی کمتری پیدا می کند و به سمت بالا حرکت می کند.
این همرفت طبیعی را می توان به صورت زیر ساده کرد:
مایع داغ بالا میآید ← مایع خنکتر جایگزین آن میشود ← انتقال حرارت مداوم ایجاد میشود
عمق نصب تعیین می کند که چگونه این گردش در اطراف صفحه ایجاد می شود.
صفحه گرمایش نصب شده در پایین میتواند گردش رو به بالا را در مخزن تقویت کند، در حالی که صفحهای که در نزدیکی سطح قرار دارد ممکن است عمدتاً ناحیه مایع بالایی را گرم کند.
هیچ یک از این ترتیبات برتری جهانی ندارند.
یک موقعیت پایین می تواند گرمایش انبوه را بهبود بخشد
برای مخازنی که به شدت به همرفت طبیعی متکی هستند، قرار دادن صفحه گرمایش به سمت قسمت پایینی مخزن می تواند به مایع گرم شده اجازه دهد تا در حجم زیادی بالا برود.
این آرایش می تواند انرژی حرارتی را بدون نیاز به گردش اجباری بسیار بالا توزیع کند.
با این حال، فاصله بین صفحه گرمایش و کف مخزن همچنان مهم است.
اگر شکاف خیلی کوچک شود، حرکت مایع در زیر صفحه می تواند محدود شود.
لایه راکد حاصل می تواند دمای سطح محلی را افزایش دهد.
عمق بیش از حد می تواند گرمایش موثر را کاهش دهد
یک صفحه حرارتی که در یک مخزن عمیق نصب شده است ممکن است مایع پایینی را به طور مؤثر گرم کند در حالی که اگر گردش خون ضعیف باشد، مناطق دوردست بالایی نسبتاً خنک می شود.
سنسور دمای فله ممکن است خوانش کمتری نسبت به مایع بلافاصله در اطراف بخاری نشان دهد.
افزایش قدرت بخاری می تواند دمای متوسط را جبران کند اما ممکن است اختلاف دمای محلی را بدتر کند.
به همین دلیل است که عمق نصب باید در کنار گردش خون ارزیابی شود نه اینکه به عنوان یک بعد جدا شده در نظر گرفته شود.
| موقعیت صفحه گرمایش | مشخصه گردش خون | مشخصات دما | برنامه معمولی |
|---|---|---|---|
| نزدیک کف مخزن | پتانسیل همرفت به سمت بالا قوی | خوب در مایع مخلوط شده خوب- | تانک های عمیق |
| موقعیت وسط-پایین | توزیع متوازن | به طور کلی پایدار است | پردازش شیمیایی عمومی |
| نزدیک سطح مایع | گرمایش منطقه پایین-محدود | شیب عمودی ممکن | تانک های کم عمق |
| خیلی نزدیک به کف مخزن | جریان محلی محدود شده است | خطر منطقه گرم محلی | از جاهایی که ترخیص کالا از گمرک کافی نیست خودداری کنید |
اینها گرایش های عمومی هستند. نتایج واقعی به هندسه مخزن و خواص مایع بستگی دارد.
صفحات گرمایش PTFE به انتقال حرارت جانبی مایع- بستگی دارند
PTFE به دلیل مقاومت شیمیایی و عایق الکتریکی آن معمولاً برای گرمایش شیمیایی انتخاب می شود.
رسانایی حرارتی نسبتاً پایین آن باعث میشود که انتقال حرارت جانبی مایع از اهمیت ویژهای برخوردار باشد.
هنگامی که گردش مایع در اطراف صفحه ضعیف باشد، گرما می تواند در ساختار بخاری جمع شود.
سپس دمای سطح ممکن است افزایش یابد حتی اگر حمام شیمیایی عمده زیر دمای هدف باقی بماند.
بنابراین یک عمق نصب معقول به حفظ یک مسیر حرارتی پایدار از مدار مقاومت از طریق ساختار PTFE و به مایع در گردش کمک می کند.
پاکسازی ته مخزن را نباید نادیده گرفت
یکی از اشتباهات رایج نصب، قرار دادن صفحه گرمایش تقریباً مستقیماً در کف مخزن است.
شکاف کوچک ممکن است از نظر مکانیکی کارآمد به نظر برسد، اما میتواند یک ناحیه جریان کم- ایجاد کند.
این اثر زمانی قوی تر می شود که صفحه گرمایش چگالی توان بالایی داشته باشد.
به عنوان مثال، یک صفحه حرارتی 4 کیلوواتی که بیش از 0.10 متر مربع کار می کند، دارای شار حرارتی متوسط تقریباً 40 کیلووات بر متر مربع است.
اگر گردش مایع در زیر قسمتی از صفحه محدود شود، آن ناحیه میتواند به طور قابلتوجهی حذف حرارت ضعیفتری را تجربه کند.
سطح مایع همچنین عمق موثر را تغییر می دهد
یک صفحه گرمایش ثابت می تواند در سطوح مختلف مایع رفتار متفاوتی داشته باشد.
اگر سطح مایع به زیر قسمتی از سطح فعال بیفتد، بخش در معرض دیگر محیط خنک کننده مشابهی ندارد.
این امر به ویژه برای مخازن دسته ای با حجم کاری متغیر بسیار مهم است.
یک سیستم کنترل مناسب ممکن است برای جلوگیری از عملکرد در زمانی که مایع ناکافی سطح گرمایش فعال را میپوشاند، به یک قفل در سطح پایین- نیاز داشته باشد.
وسایل تولید می توانند مسیر جریان را تغییر دهند
قفسه ها، سبدها، قطعات کار و حامل ها ممکن است مسیر گردش طبیعی ایجاد شده توسط صفحه گرمایش پایین را مسدود کنند.
بنابراین مخزنی که در طول راه اندازی به طور موثر گردش می کند ممکن است در طول تولید معمولی لایه بندی حرارتی ایجاد کند.
عمق نصب باید با پیکربندی تولید واقعی به جای مخزن خالی ارزیابی شود.
گردش اجباری طراحی را تغییر می دهد
گردش پمپ{0}}میتواند وابستگی به همرفت طبیعی را کاهش دهد.
اگر جریان مایع مستقیماً از صفحه گرمایش عبور کند، عمق نصب از نقطه نظر همرفت کمتر بحرانی می شود.
با این حال، توزیع جریان همچنان اهمیت دارد.
یک سیستم پمپ که مایع را به سرعت در یک بخش حرکت می دهد در حالی که قسمت دیگر را راکد می کند می تواند خنک کننده سطح ناهموار ایجاد کند.
بنابراین سرعت جریان به تنهایی کافی نیست. جهت جریان و سرعت محلی نیز مهم است.
موقعیت سنسور دما باید با عمق بخاری مطابقت داشته باشد
مکان سنسور می تواند خوانش دما گمراه کننده ایجاد کند.
سنسوری که خیلی نزدیک به صفحه گرمایش قرار می گیرد ممکن است مایع گرم شده محلی را تشخیص دهد.
سنسوری که در بالای بخاری قرار دارد ممکن است ناحیه خنکتری را که در اثر گردش ناکافی ایجاد شده است شناسایی کند.
برای کنترل فرآیند، حسگر باید دمای واقعی مایع{0}رای مربوط به واکنش شیمیایی یا منطقه تصفیه را نشان دهد.
انتخاب عمق نصب صفحه گرمایش
عمق نصب باید با توجه به ارتفاع مخزن، سطح مایع کار، گردش طبیعی یا اجباری، چگالی توان بخاری، ترتیب اتصالات و یکنواختی دمای مورد نیاز انتخاب شود.
قرارگیری پایین تر می تواند همرفت به سمت بالا را پشتیبانی کند، اما فاصله ناکافی پایین می تواند گرمای بیش از حد موضعی ایجاد کند. قرارگیری بالاتر ممکن است نصب را ساده کند اما می تواند شیب عمودی دما را افزایش دهد.
برای صفحات گرمایش سفارشی، عمق مخزن، حداقل و حداکثر سطوح مایع، فاصله پایین، جهت گردش، ابعاد دستگاه تولید، دمای عملیاتی و قدرت گرمایش باید با هم ارزیابی شوند. عمق نصب مناسب می تواند توزیع حرارتی را بدون نیاز به وات بخاری اضافی بهبود بخشد.
