Jaká je doporučená vzdálenost mezi více ohřívači PTFE v jedné nádrži, aby se zabránilo tepelné interferenci?

Může se to zdát jako účinný přístup ke koncentraci topného výkonu, ale když jsou dva výkonné PTFE ponorné ohřívače umístěny v nádrži příliš blízko u sebe, může se mezi součástmi vytvořit fluidní-dynamická mrtvá zóna. Každý ohřívač vytváří stoupající sloupec horké kapaliny. Kolize těchto tepelných oblaků vede k jedinému nestabilnímu proudění, což znamená, že kapalina mezi ohřívači není správně cirkulována.

Technickým problémem při umístění několika ohřívačů PTFE je tepelné rušení; problém není v elektrickém kontaktu nebo sálavém vytápění. Skutečným problémem je narušení konvektivního pohybu. Nesprávné rozmístění ovlivňuje účinnost přenosu tepla, zvyšuje teplotu pláště a způsobuje lokalizovaná horká místa, čímž se snižuje životnost ohřívače.

Jak funguje PTFE ohřívač Přirozená konvekce
Konvekce je dominantní režim, kterým se teplo vertikálního PTFE ponorného ohřívače přenáší do okolní kapaliny.

Když plášť ohřívá kapalinu kolem:

Jeho hustota se zmenšuje

Tekutina stoupá

Chladnější kapalina je přiváděna zespodu a ze stran

Vytváří se kontinuální cirkulační vlečka

Tento přirozený konvekční vzor cirkuluje teplo v nádrži bez nutnosti mechanického míchání.

Tvar a síla vlečky závisí na několika věcech, včetně:

Výkon ohřívače

Viskozita kapalin

Design nádrže

Teplota kapaliny

Umístění ohřívače

Konvekční vlečky jsou širší a rychlejší, když je výkon ohřívače vyšší, a pomalejší a menší, když je kapalina viskózní.

Co když umístíte příliš mnoho ohřívačů blízko sebe
Problémy začínají, když sousední ohřívače soutěží o stejnou okolní kapalinu.

Konkurenční přílivové zóny
Každý ohřívač potřebuje chladnější kapalinu obklopující jeho spodní část, aby konvekce fungovala efektivně.

Pokud je druhý ohřívač nainstalován příliš blízko:

Jejich vstupní oblasti se překrývají

Omezený přívod chladicí kapaliny

Rychlost proudění mezi ohřívači klesá.

Oslabení oběhu

Ohřívače potřebují prostor k dýchání, aby mohly správně fungovat.

Vývoj stagnujícího horkého bodu
Pokud je konvekční proudění omezeno, může se mezi ohřívači vytvořit stagnující zóna.

Toto uvězněné místo může zaznamenat:

Méně plynulého pohybu

Lokálně vyšší teplota

Špatný přenos tepla

Chlazení povrchu pláště bylo sníženo.

Pokud se součinitel prostupu tepla sníží, teplota PTFE pláště se zvýší i při stejném příkonu v ohřívači.

Efekt je obvykle kontraproduktivní-:

Nižší celková účinnost vytápění

Vyšší pravděpodobnost lokálního přehřátí

Urychlené stárnutí pláště

Zvýšení tvorby kalu nebo tvorby vodního kamene v procesních kapalinách

Doporučená vzdálenost mezi ohřívači PTFE
Ke snížení tepelného rušení se často používá doporučení minimální vzdálenosti od středu-k{1}}středu.

Minimální doporučená separace
Obecný doporučený odstup je:

1,5 až 2 násobek tepelné délky prvku

Například:

Vyhřívaná délka Doporučená minimální vzdálenost mezi středy 500 mm 750 - 1000 mm
1000 mm 1500 – 2000 mm 1500 mm 2250 – 3000 mm
Toto oddělení umožňuje každému ohřívači vyvinout vlastní konvekční oblak bez zbytečné interakce.

Proč je tato vzdálenost účinná
V tomto bodě oddělení:

Každý ohřívač je schopen samostatně čerpat chladnější kapalinu

Hladovění toku je sníženo

Konvekce je stále symetrická

Přenos tepla povrchem zůstává stabilní.

Tepelné oblaky mohou stále interagovat v oblasti vyšší nádrže, ale spodní sací tok je dostatečně izolován pro efektivní provoz.

Úvahy o Deep Tanku
Další potíže s konvekcí vznikají u hlubokých procesních nádrží.

Slučování vlečky ve vysokých nádržích
Zahřátá kapalina stoupá vzhůru, vlečka se rozbíhá a přirozeně se zpomaluje.

V hlubokých nádržích:

Plumy se rozptýlí nahoru

A nedaleké chocholy se mohou nahoře spojit

Slabší vzory proudění na horní úrovni se stávají nestabilními.

Proto u vysokých nádrží, i když se-oddělení nižších úrovní zdá dostatečné, může být zapotřebí větší rozestup.

Horké nebo viskózní kapaliny
Kyseliny, pokovovací roztoky a koncentrované chemikálie mají za provozních podmínek tendenci stát se viskózní nebo stratifikovat.

Vyšší viskozita brání přirozené cirkulaci, a proto je důležitější správná vzdálenost.

Vliv tepelné interference na spolehlivost ohřívače
Špatné rozestupy ovlivňují nejen výkon topení.

Vysoká teplota pláště
Chladicí účinek kapaliny kolem povrchu ohřívače se snižuje v důsledku omezeného průtoku.

Důsledky mohou zahrnovat:

Zvýšená teplota pláště

Zlepšené stárnutí PTFE

Vnitřní napnutí topného drátu.

Vyšší šance na vyhoření

Nerovnoměrné rozložení teploty v nádrži
Tvorba rušivých vleček:

Hotspoty ve vaší oblasti

Tepelná stratifikace

Zóny pomalého ohřevu

Nekonzistence procesu

Takové teplotní změny mohou zhoršit kvalitu produktu nebo kontrolu reakce při přesných chemických operacích.

Další možnosti řezu
Sekundární řídicí-systémy toku mohou někdy zmírnit rušení, když je fyzická vzdálenost omezena velikostí nádrže.

Horizontální příčné tyče nebo přepážky
Horizontální bariéra nebo vertikální přepážka mezi blízkými ohřívači může částečně izolovat proudy konvekce.

Tyto jsou užitečné:

Obejít sací tok.

Snižte kolize vlečky

Stabilita oběhu se zlepšila

Ale hodně záleží na účinnosti:

Tvar nádrže

Vlastnosti kapalin

Hustota výkonu ohřívače

Umístění Baffle

Proč je fyzické oddělení stále nejlepší
Ale zatímco přepážky mohou zlepšit podmínky lokalizovaného proudění, fyzický odstup je nejspolehlivější a nejpředvídatelnější metodou.

Volný přístup k okolním tekutinám je optimální podmínkou přirozené konvekce pro každý ohřívač.

Vliv hustoty wattů
Velikost konvekčního oblaku se také velmi liší podle hustoty wattů ohřívače.

Ohřívače s vysokou-wattovou-hustotou
Intenzivnější ohřívače poskytují:

Rychlost vleku rychleji

Větší oblasti oběhu

Vylepšená tepelná interakce

Často jsou od sebe vzdálenější.

Ohřívače s nízkou-wattovou-hustotou
Konzervativní hustota wattů má za následek:

Slabší konvektivní

Menší šířka vlečky

Menší citlivost na rušení

To je jeden z důvodů, proč se ohřívače PTFE s nízkou hustotou -watt{1}} používají téměř výhradně v nádržích na korozivní chemikálie.

Doporučení pro uspořádání nádrží s více-ohřívačem
Pro praktickou konfiguraci více{0}}ohřívačů je třeba vzít v úvahu následující faktory:

Délka zahřátého ohřívače (

Celková spotřeba ve wattech

Viskozita kapaliny

Hloubka nádrže

Metoda agitace

Přítomna překážka

Procesní teplota

Symetrické umístění obvykle poskytuje nejstabilnější cirkulační vzor v nádrži.

Ohřívače by také měly být umístěny mimo:

Nádrže

Sací přívody

Oblasti hustého bahna

Vnitřní strukturální výztuhy

Shrnutí
Jednou ze základních, ale velmi zásadních vlastností konstrukce nádrže je správná vzdálenost několika PTFE ohřívačů. Pokud jsou ohřívače příliš blízko u sebe, přirozená konvekční vlečka ohřívačů se navzájem ruší, což má za následek stagnující horké zóny se špatnou cirkulací a nízkou účinností přenosu tepla. Tato tepelná interference může způsobit zvýšené teploty pláště, zvýšené opotřebení ohřívače a nerovnoměrné zahřívání nádrže.

Obecně platí, že vzdálenost středů-do{1}}od středu přibližně 1,5 až 2násobek délky zahřívání umožňuje, aby každý ohřívač pracoval nezávisle a zároveň zajistil stabilní konvekční proudění a přiměřené chlazení na povrchu pláště. U hlubších nádrží nebo viskóznějších kapalin může být nezbytné další oddělení, aby se zabránilo promíchávání vlečky v horní části nádrže.

Přepážky a usměrňovače toku mohou někdy pomoci snížit interferenční efekty, ale fyzické oddělení je stále nejlepší volbou. Při návrhu tepelného systému se výkon obvykle nezvyšuje stlačováním komponentů k sobě, ale tím, že každé jednotce poskytuje určitý prostor pro dýchání.