Penyelesaian kimia-kelikatan tinggi mencipta masalah pemanasan yang berbeza daripada mandian kelikatan-rendah. Pemanas mungkin mencapai output elektrik yang diperlukan, namun tangki masih boleh menunjukkan pemulihan suhu yang perlahan atau perbezaan suhu yang kuat antara kawasan pemanas dan cecair yang lain.
Untuk aPemanas rendaman PTFE, kelikatan mempengaruhi sejauh mana haba bergerak dengan cekap dari permukaan pemanasan. Oleh itu, kuasa pemanas, kawasan permukaan aktif, peredaran, kedudukan pemasangan, dan geometri tangki perlu dipertimbangkan bersama.
Mengapa Kelikatan Mengubah Prestasi Pemanasan
Apabila cecair menjadi lebih likat, rintangannya terhadap aliran meningkat. Perolakan semula jadi boleh menjadi lebih lemah, manakala peredaran daripada pam atau pengaduk juga mungkin menjadi kurang berkesan.
Pemindahan haba daripada pemanas rendam boleh dipermudahkan sebagai:
Q=hAΔT
di manaQadalah pemindahan haba,hialah pekali pemindahan- haba berkesan,Aadalah kawasan pemanasan aktif, danΔTialah perbezaan suhu antara permukaan pemanasan dan cecair sekeliling.
Apabila pergerakan cecair di sekeliling pemanas dihadkan,hboleh berkurangan. Lebih banyak perbezaan suhu mungkin diperlukan untuk memindahkan jumlah haba yang sama.
Kelikatan Tinggi Boleh Mencipta Lapisan Panas Di Sekitar Pemanas
Penyelesaian-kelikatan tinggi mungkin bergerak perlahan-lahan dari permukaan pemanas.
Oleh itu, cecair serta-merta mengelilingi pemanas boleh menjadi lebih panas daripada larutan pukal.
Ini menimbulkan dua masalah.
Yang pertama ialah suhu tidak-keseragaman. Yang kedua ialah peningkatan beban haba pada permukaan pemanas.
Penderia tangki yang diletakkan jauh dari pemanas mungkin terus menunjukkan suhu di bawah sasaran walaupun cecair serta-merta mengelilingi permukaan pemanasan sudah jauh lebih panas.
Hanya meningkatkan kuasa pemanas boleh menjadikan keadaan ini lebih teruk.
Pemanasan Kawasan Permukaan Menjadi Lebih Penting
Purata fluks haba permukaan pemanasan boleh dianggarkan dengan:
q = P/A
di manaPialah kuasa elektrik danAadalah kawasan pemanasan aktif.
Pertimbangkan keperluan pemanasan 10 kW ilustrasi:
| Konfigurasi | kuasa | Kawasan pemanasan aktif | Purata fluks haba |
|---|---|---|---|
| Pemanas padat | 10 kW | 0.50 m² | 20 kW/m² |
| Pemanas kawasan-sederhana | 10 kW | 0.80 m² | 12.5 kW/m² |
| Pemanas teragih | 10 kW | 1.20 m² | 8.3 kW/m² |
Angka-angka ini adalah pengiraan ilustrasi, bukan nilai operasi PTFE universal yang dibenarkan.
Meningkatkan kawasan aktif boleh mengagihkan kuasa elektrik yang sama merentasi permukaan yang lebih besar. Sama ada ini meningkatkan prestasi proses sebenar bergantung pada peredaran, sifat kimia, geometri pemanas dan dimensi tangki.
Perubahan Suhu Boleh Menjejaskan Kelikatan
Banyak cecair kimia menjadi kurang likat apabila suhu meningkat.
Ini mewujudkan dinamik penting semasa permulaan.
Pada permulaan pemanasan, penyelesaian mungkin agak likat dan peredaran mungkin lemah. Apabila suhu meningkat, kelikatan mungkin berkurangan dan pergerakan bendalir mungkin bertambah baik.
Oleh itu, sistem pemanasan boleh berkelakuan berbeza semasa operasi permulaan dan{0}}mantap.
Pemanas bersaiz hanya daripada keadaan-mantap mungkin memberikan prestasi permulaan yang tidak mencukupi jika kelikatan awal jauh lebih tinggi.
Peredaran Mekanikal Perlu Padan dengan Bendalir
Untuk penyelesaian-kelikatan tinggi, peredaran mekanikal mungkin diperlukan untuk memindahkan haba melalui tangki.
Walau bagaimanapun, kapasiti pam nominal sahaja tidak menjamin pemindahan haba yang berkesan.
Laluan aliran harus mencapai zon pemanasan dan mengangkut cecair yang dipanaskan ke arah bahagian tangki yang lebih sejuk.
Sistem peredaran yang memintas pemanas boleh mempunyai kadar aliran keseluruhan yang tinggi sementara masih menghasilkan pemindahan haba tempatan yang lemah.
Kedudukan agitator, salur masuk pam, lokasi pelepasan, paip dalaman, dan penempatan pemanas hendaklah dinilai sebagai sistem yang lengkap.
Kedudukan Pemanas Dapat Mengurangkan Zon Terkebil
Pemanas yang dipasang di sudut atau berhampiran dengan dinding tangki mungkin mengalami pertukaran cecair yang lemah.
Untuk penyelesaian likat, masalah ini boleh menjadi lebih ketara.
Permukaan pemanasan aktif harus diletakkan secara ideal di mana peredaran mencapai pemanas dari pelbagai arah atau di mana aliran proses sengaja diarahkan merentasi zon pemanasan.
Pembersihan dari bahagian bawah tangki dan dinding juga harus mengambil kira sedimen, mendapan, dan akses penyelenggaraan.
Masa Pemanasan Boleh Dianggarkan Daripada Sifat Bendalir
Katakan tangki ilustrasi mengandungi 600 kg larutan kimia-kelikatan tinggi dengan kapasiti haba tentu 2.8 kJ/(kg·K). Peningkatan suhu yang diperlukan ialah 40 darjah .
Tenaga pemanasan sensible ialah:
Q=mcΔT
Q=600 × 2.8 × 40=67,200 kJ
Ini bersamaan dengan kira-kira 18.7 kWj.
Dengan pemanas 12 kW, masa pemanasan wajar-yang ideal ialah lebih kurang:
18.7 ÷ 12=1.56 jam
Masa pemanasan sebenar akan menjadi lebih lama kerana kehilangan haba tangki, paip, penyejatan, pemuatan bahan kerja dan kesan terma yang lain.
Contoh ini juga menunjukkan mengapa pemilihan pemanas harus menggunakan kapasiti haba tentu sebenar larutan kimia daripada menganggap sifat air.
Kuasa Harus Padan dengan Haba Sebenar-Keadaan Pemindahan
Untuk mandian berkelikatan tinggi-, memilih pemanas dengan kuasa yang berlebihan boleh mewujudkan persekitaran terma yang sukar.
Pendekatan yang lebih baik ialah mengimbangi:
Kadar pemanasan yang diperlukan
Kawasan pemanasan aktif
Purata fluks haba
Kapasiti peredaran
Kelikatan mandian
Suhu operasi
Geometri tangki
Keperluan keseragaman suhu
Objektifnya bukan sekadar kuasa pemanasan maksimum. Sasaran yang berguna ialah pemindahan haba yang mencukupi tanpa kepekatan haba tempatan yang berlebihan.
Apakah Maklumat Yang Perlu Disertakan dalam Perolehan?
Aplikasi kimia-kelikatan tinggi harus menyediakan:
Komposisi kimia
Kelikatan pada suhu permulaan
Kelikatan pada suhu operasi
Kapasiti haba tertentu
Ketumpatan
Suhu sasaran
Masa pemanasan yang diperlukan
Dimensi tangki
Kaedah peredaran
Tahap cecair minimum
Kuasa pemanas yang diperlukan
Bekalan elektrik yang ada
Maklumat ini membolehkan aPemanas rendaman PTFEuntuk direka bentuk mengikut kelakuan bendalir sebenar dan bukannya andaian berasaskan air-yang dipermudahkan.
Untuk penyelesaian likat terutamanya, peredaran terhad, tangki dalam atau beban pemanasan yang besar, kawasan permukaan pemanasan tersuai dan geometri pemanas boleh memberikan pengagihan haba yang lebih baik. Konfigurasi akhir harus mengimbangi fluks haba, peredaran, kedalaman rendaman, dan suhu proses untuk mencapai pemanasan yang stabil di seluruh tangki kimia.
