Tangki kimia boleh mengandungi isipadu cecair yang sama tetapi berkelakuan sangat berbeza dari satu kumpulan pengeluaran ke yang lain. Perubahan dalam kepekatan kimia boleh mengubah ketumpatan cecair, kelikatan, kapasiti haba, dan peredaran. Perubahan ini secara langsung mempengaruhi bagaimana aPemanas rendaman PTFEmemindahkan haba ke dalam tab mandi.
Bagi jurutera saiz peralatan pemanas, ketumpatan cecair harus dipertimbangkan bersama-sama dengan kepekatan dan sifat terma dan bukannya dianggap sebagai spesifikasi terpencil.
Ketumpatan Mengubah Jisim Sebenar Yang Dipanaskan
Kapasiti tangki biasanya dinyatakan dalam liter atau meter padu, manakala pengiraan pemanasan bergantung kepada jisim.
Hubungan asasnya ialah:
m = ρV
di manamialah jisim cecair,ρialah ketumpatan, danVialah isipadu cecair.
Sebagai contoh, tangki 1,000 L yang mengandungi larutan dengan ketumpatan 1.20 kg/L mengandungi kira-kira 1,200 kg cecair.
Jika tangki yang sama mengandungi larutan-ketumpatan yang lebih rendah iaitu 1.00 kg/L, jisim cecair hanya kira-kira 1,000 kg.
Perbezaan ini mempengaruhi jumlah tenaga yang diperlukan untuk menaikkan suhu mandi.
Untuk pemanasan yang wajar:
Q=mcΔT
Oleh itu, dua cecair yang menduduki isipadu tangki yang sama boleh memerlukan tenaga pemanasan yang berbeza apabila ketumpatan dan kapasiti haba tentu berbeza.
Ketumpatan Sahaja Tidak Menentukan Pemindahan Haba
Salah faham kejuruteraan biasa ialah mengandaikan bahawa ketumpatan yang lebih tinggi secara automatik bermakna pemindahan haba yang lebih buruk atau lebih baik.
Ketumpatan hanyalah satu bahagian daripada-gambar sifat bendalir.
Pemindahan haba di sekeliling pemanas rendaman PTFE juga dipengaruhi oleh kelikatan, kapasiti haba tentu, kekonduksian terma, halaju cecair, geometri pemanas dan perbezaan suhu.
Hubungan yang dipermudahkan ialah:
Q=hAΔT
di sini,hmewakili pekali pemindahan- haba berkesan danAmewakili kawasan pemanasan aktif.
Ketumpatan boleh mempengaruhi tingkah laku bendalir, tetapi ia tidak secara langsung memberikan nilaih. Pergerakan bendalir dan kelikatan boleh menjadi sama penting.
Penyelesaian Tertumpu Boleh Mengubah Beberapa Sifat Bersama-sama
Dalam banyak proses kimia, ketumpatan meningkat apabila kepekatan kimia terlarut meningkat. Pada masa yang sama, kelikatan dan kapasiti haba tentu mungkin berubah.
Ini mewujudkan kesan reka bentuk gabungan.
Penyelesaian pekat mungkin mengandungi lebih banyak jisim per unit isipadu, meningkatkan-beban pemanasan yang wajar. Jika kelikatan juga meningkat, peredaran di sekeliling pemanas mungkin menjadi kurang berkesan.
Hasilnya boleh menjadi proses di mana kuasa pemanas nominal yang sama menghasilkan tindak balas suhu yang berbeza selepas kepekatan kimia berubah.
Atas sebab ini, pengiraan pemanasan hanya berdasarkan isipadu tangki boleh menjadi tidak tepat untuk larutan kimia pekat.
Mengapa Kawasan Permukaan Pemanas Masih Penting
Katakan satu proses memerlukan 12 kW kuasa pemanasan.
Pemanas padat dengan kawasan aktif yang kecil dan pemanas yang lebih panjang dengan kawasan aktif yang lebih besar boleh memberikan 12 kW secara elektrik. Walau bagaimanapun, fluks haba permukaan purata mereka akan berbeza.
Pengiraan yang dipermudahkan ialah:
q = P/A
di manaqialah fluks haba purata.
Pertimbangkan dua konfigurasi ilustrasi:
| Susunan pemanas | kuasa | Kawasan pemanasan aktif | Purata fluks haba |
|---|---|---|---|
| Konfigurasi padat | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² |
| Konfigurasi teragih | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
Nilai ini adalah ilustrasi dan tidak mewakili had operasi PTFE universal.
Susunan teragih boleh memberikan fluks haba permukaan purata yang lebih rendah, tetapi prestasi sebenar masih bergantung pada peredaran, geometri pemasangan, kimia mandi dan pembinaan pemanas.
Pergerakan Cecair Boleh Menjadi Faktor Had
Apabila larutan kimia padat atau likat bergerak perlahan, haba mungkin terkumpul di sekeliling permukaan pemanas lebih cepat daripada diangkut ke dalam tab mandi di sekelilingnya.
Ini boleh mencipta perbezaan suhu tempatan antara cecair serta-merta di sekeliling pemanas dan larutan pukal.
Penderia suhu tangki masih boleh melaporkan suhu purata yang diingini manakala permukaan pemanas mengalami keadaan yang jauh berbeza.
Pergolakan mekanikal, peredaran pam, jarak pemanas, dan lokasi pemasangan hendaklah dinilai bersama.
Untuk tangki kimia yang besar, mengagihkan zon pemanasan juga boleh membantu mengelakkan penumpuan beban haba di satu rantau.
Ketumpatan Harus Disertakan dalam Pemanasan-Pengiraan Masa
Pertimbangkan penyelesaian kimia 1,500 L ilustrasi dengan ketumpatan 1.15 kg/L. Anggaran jisim cecair ialah:
m=1.15 × 1,500=1,725 kg
Jika muatan haba tentu diandaikan 3.2 kJ/(kg·K) dan peningkatan suhu yang diperlukan ialah 30 darjah :
Q=1,725 × 3.2 × 30=165,600 kJ
Ini bersamaan dengan kira-kira 46 kWj tenaga pemanasan yang wajar.
Pemanas 20 kW secara teorinya memerlukan kira-kira 2.3 jam dalam keadaan ideal. Masa pemanasan sebenar akan menjadi lebih lama kerana dinding tangki, paip, bahan kerja, penyejatan dan kehilangan haba persekitaran juga menggunakan tenaga.
Pengiraan menunjukkan mengapa ketumpatan dan kapasiti haba tentu perlu disertakan semasa menganggar kapasiti pemanasan.
Apakah Data Yang Perlu Diberikan untuk Pemilihan Pemanas?
Untuk proses kimia menggunakan aPemanas rendaman PTFE, maklumat bendalir yang berguna termasuk:
Ketumpatan cecair atau graviti tentu
Kepekatan kimia
Kapasiti haba tertentu
Kelikatan
Kekonduksian terma apabila tersedia
Julat suhu operasi
Kadar pemanasan yang diperlukan
Kaedah peredaran atau pergolakan
Tahap cecair normal dan minimum
Dimensi tangki
Oleh itu, ketumpatan dianggap paling baik sebagai satu bahagian daripada profil-harta haba yang lebih luas.
Apabila ketumpatan berubah dengan ketara dengan kepekatan kimia, saiz pemanas harus diperiksa merentasi julat operasi sebenar dan bukannya terhadap keadaan nominal tunggal. Menggabungkan sifat bendalir dengan luas permukaan pemanasan, pengagihan kuasa, peredaran dan geometri tangki menyediakan asas yang lebih dipercayai untuk pemilihan pemanas rendaman PTFE dan reka bentuk perindustrian yang disesuaikan.
