Sebuah loji kimia menggantikan pemanas rendaman PTFE dalam mandian penyaduran selepas sembilan bulan perkhidmatan. Model pemanas yang sama telah bertahan selama empat tahun dalam tangki yang sama di kemudahan yang berbeza. Perbezaannya ialah kepekatan pepejal terlarut. Pemasangan yang gagal menjalankan mandi dengan 350 g/L garam terlarut, manakala pemasangan yang berjaya dijalankan pada 120 g/L. Kepekatan pepejal yang lebih tinggi telah meningkatkan kelikatan dan mengurangkan kekonduksian haba bendalir, menurunkan ketumpatan watt selamat.
Pepejal terlarut menjejaskan pemindahan haba dalam dua cara. Mereka meningkatkan kelikatan cecair, yang menebal lapisan sempadan terma pada permukaan pemanas. Mereka juga mengurangkan kekonduksian terma bendalir, yang merendahkan kadar di mana haba bergerak melalui bendalir. Kesan gabungan ialah pekali pemindahan haba perolakan yang lebih rendah dan suhu permukaan pemanas yang lebih tinggi untuk sebarang ketumpatan watt tertentu.
Bagaimana Pepejal Terlarut Mengubah Sifat Bendalir
Apabila kepekatan pepejal terlarut bertambah, bendalir menjadi lebih likat dan kurang pengalir haba. Peningkatan kelikatan adalah kira-kira linear dengan kepekatan untuk kebanyakan garam. Penurunan kekonduksian terma adalah lebih kecil tetapi masih boleh diukur.
Mandian penyaduran dengan 300 g/L garam terlarut mungkin mempunyai kelikatan dua hingga tiga kali ganda daripada air pada suhu yang sama. Kekonduksian terma mungkin 10–15% lebih rendah. Pekali pemindahan haba perolakan, yang bergantung kepada kedua-dua sifat, mungkin 25–40% lebih rendah daripada air.
| Pepejal Terlarut | Kelikatan Relatif | Kekonduksian Terma Relatif | Pekali Perolakan lwn. Air | Ketumpatan Watt Selamat |
|---|---|---|---|---|
| <50 g/L | 1.0–1.1× | 0.98–1.0× | 0.9–1.0× | 1.4–1.6 W/cm² |
| 50–150 g/L | 1.1–1.4× | 0.95–0.98× | 0.75–0.90× | 1.2–1.4 W/cm² |
| 150–250 g/L | 1.4–1.8× | 0.92–0.95× | 0.60–0.75× | 1.0–1.2 W/cm² |
| 250–350 g/L | 1.8–2.5× | 0.88–0.92× | 0.45–0.60× | 0.8–1.0 W/cm² |
| >350 g/L | >2.5× | <0.88× | <0.45× | 0.6–0.8 W/cm² |
Kepekatan pepejal terlarut dan kesannya terhadap sifat bendalir dan ketumpatan watt selamat
Mengapa Model Pemanas Yang Sama Gagal pada Pepejal Tinggi
Pemanas yang beroperasi pada 1.2 W/cm² dalam tab-pejal rendah mungkin mempunyai suhu permukaan 15–18 darjah di atas cecair pukal. Pemanas yang sama dalam tab-pepejal tinggi mungkin mempunyai suhu permukaan 25–35 darjah di atas pukal. Suhu permukaan yang lebih tinggi mempercepatkan resapan, pengoksidaan, dan pemendapan skala.
Suhu permukaan yang lebih tinggi juga meningkatkan daya penggerak untuk pemendapan. Garam terlarut yang hampir tepu pada suhu pukal mungkin melebihi tepu pada permukaan pemanas. Mereka mendakan ke permukaan, membentuk lapisan skala yang menambah rintangan haba dan meningkatkan lagi suhu permukaan.
Had Ketumpatan Watt Praktikal untuk Mandian Pepejal{0}}Tinggi
Untuk mandian dengan pepejal terlarut melebihi 250 g/L, ketumpatan watt selamat ialah 0.8–1.0 W/cm² dalam keadaan bergolak sederhana. Untuk mandian melebihi 350 g/L, had turun kepada 0.6–0.8 W/cm². Nilai ini menganggap had suhu permukaan pemanas 100–110 darjah .
| Pepejal Terlarut | Suhu | Ketumpatan Watt Selamat | Luas Permukaan untuk 5 kW | Jangkaan Hayat Perkhidmatan |
|---|---|---|---|---|
| <100 g/L | 60 darjah | 1.4 W/cm² | 3,571 cm² | 4–6 tahun |
| 100–200 g/L | 60 darjah | 1.2 W/cm² | 4,167 cm² | 3–4 tahun |
| 200–300 g/L | 60 darjah | 1.0 W/cm² | 5,000 cm² | 2–3 tahun |
| 300–400 g/L | 60 darjah | 0.8 W/cm² | 6,250 cm² | 18–30 bulan |
| >400 g/L | 60 darjah | 0.6 W/cm² | 8,333 cm² | 12–24 bulan |
Ketumpatan watt selamat dan keperluan luas permukaan oleh kepekatan pepejal terlarut
Mengukur Pepejal Terlarut
Kepekatan pepejal terlarut boleh diukur dengan menyejat sampel mandi dan menimbang sisa. Pengukuran hendaklah dilakukan pada suhu operasi atau dibetulkan kepada suhu operasi.
Meter kekonduksian menyediakan anggaran cepat pepejal terlarut. Kekonduksian berkorelasi dengan kepekatan untuk kebanyakan mandian penyaduran. Hubungan harus ditentukur untuk kimia mandi khusus.
Apabila Pemanas Standard Tidak Dapat Memenuhi Keperluan Ketumpatan Watt
Mandi penyaduran pepejal tinggi-dengan keperluan watt tinggi dan ruang persisian terhad selalunya tidak dapat menampung pemanas rendaman PTFE standard pada ketumpatan watt rendah yang diperlukan oleh kimia. Konfigurasi pemanas rendaman PTFE tersuai dengan luas permukaan yang besar, ketumpatan watt rendah dan kedudukan aliran-dioptimumkan menangani punca ketidakpadanan ketumpatan watt. Proses spesifikasi memerlukan kepekatan pepejal terlarut, suhu operasi, dimensi tangki, keadaan aliran dan watt yang diperlukan. Untuk kemudahan dengan-mandi pepejal tinggi, pendekatan khusus-aplikasi ini mengurangkan kemerosotan salutan dan memanjangkan hayat perkhidmatan pemanas.
