Tangki kimia boleh mempunyai kuasa pemanas yang mencukupi dan masih berjuang untuk mencapai suhu proses yang seragam. Sebab biasa ialah peredaran cecair yang tidak mencukupi di sekelilingPemanas rendaman PTFE.
Apabila cecair yang dipanaskan kekal dekat dengan permukaan pemanas dan bukannya bergerak melalui tangki, kecerunan suhu berkembang. Pengawal boleh melaporkan suhu sasaran manakala kawasan yang lebih sejuk kekal di tempat lain dalam tangki proses.
Untuk peralatan kimia, pemilihan pemanas dan pergerakan cecair hendaklah dianggap sebagai satu-masalah reka bentuk terma.
Haba Mesti Beralih Daripada Pemanas
Pemanas rendaman menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga haba pada permukaan aktifnya. Cecair di sekeliling mesti membawa haba itu pergi.
Hubungan pemindahan haba{0}}yang dipermudahkan ialah:
Q=hAΔT
di manaQdipindahkan haba,hialah pekali pemindahan- haba berkesan,Aialah memanaskan kawasan permukaan, danΔTialah perbezaan suhu antara permukaan pemanasan dan cecair sekeliling.
Peredaran cecair menjejaskanh. Apabila aliran di sekeliling pemanas lemah, lapisan sempadan haba boleh menjadi lebih tebal dan pemindahan haba mungkin menjadi kurang berkesan.
Pemanas mungkin masih menggunakan kuasa elektrik yang dijangkakan, tetapi pengagihan suhu di dalam tangki boleh menjadi tidak sekata.
Perolakan Semulajadi Tidak Sentiasa Cukup
Apabila cecair berhampiran pemanas menjadi lebih panas, ketumpatannya boleh berubah dan perolakan semula jadi mungkin bermula. Ini boleh mewujudkan peredaran tanpa pam.
Walau bagaimanapun, keberkesanan perolakan semula jadi bergantung pada sifat bendalir, perbezaan suhu, geometri tangki, orientasi pemanas, dan kelikatan.
Cecair kelikatan-rendah dalam tangki dalam mungkin beredar dengan mudah. Larutan kimia pekat atau likat boleh berkelakuan berbeza.
Inilah sebabnya mengapa pemanas yang berfungsi dengan baik dalam satu mandian kimia tidak boleh secara automatik dijangka memberikan keseragaman suhu yang sama dalam mandian lain dengan sifat bendalir yang berbeza.
Peredaran Mekanikal Mengubah Persekitaran Terma
Pam, agitator dan aliran proses boleh meningkatkan pergerakan cecair di sekeliling permukaan pemanasan dengan ketara.
Pertimbangan penting bukan sekadar kadar aliran pam nominal. Arah aliran dan halaju setempat di sekeliling pemanas juga penting.
Sebagai contoh, garisan kembali boleh mewujudkan peredaran yang kuat berhampiran satu sisi tangki sambil meninggalkan bahagian bertentangan yang agak bertakung.
Begitu juga, pemanas yang dipasang terus di hadapan aliran nyahcas yang kuat mungkin mengalami-keadaan pemindahan haba yang sangat berbeza daripada pemanas lain yang diletakkan di sudut aliran-rendah.
Oleh itu, lokasi pemanas harus dinilai bersama dengan corak peredaran.
Kedudukan Pemanas Boleh Menjejaskan Peredaran
A Pemanas rendaman PTFEdipasang terlalu dekat dengan dinding tangki boleh menyekat pergerakan cecair di sekeliling bahagian permukaan pemanasannya.
Paip dalaman dan komponen struktur boleh mencipta zon mati yang serupa.
Untuk tangki padat, beberapa dimensi perlu dikaji semula:
Pemanas-ke-pelepasan dinding
Pemanas-ke-kelegaan bawah
Jarak dari paip dalaman
Jarak dari saluran keluar peredaran
Jarak dari kawasan pemuatan bahan kerja
Orientasi bahagian pemanasan aktif
Matlamatnya adalah untuk mengekalkan pertukaran cecair yang mencukupi di sekeliling permukaan aktif tanpa mewujudkan sekatan aliran yang tidak perlu.
Kawasan Pemanasan dan Peredaran Bekerja Bersama
Pertimbangkan keperluan pemanasan 12 kW ilustrasi.
| Susunan pemanasan | kuasa | Kawasan aktif | Purata fluks haba | Keadaan peredaran |
|---|---|---|---|---|
| Zon padat | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² | Lemah |
| Zon teragih | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² | Sederhana |
| Zon teragih | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² | kuat |
Purata fluks haba dikira daripada:
q = P/A
Angka-angka ini adalah ilustrasi dan bukannya had operasi universal.
Perbandingan menunjukkan mengapa kuasa sahaja tidak menggambarkan prestasi terma. 12 kW yang sama boleh menghasilkan keadaan operasi yang berbeza bergantung pada kawasan pemanasan dan pergerakan cecair.
Peredaran Yang Lemah Boleh Mengherotkan Kawalan Suhu
Katakan penderia suhu diletakkan di bahagian-bercampur dengan baik pada tangki manakala pemanas berada di kawasan aliran-rendah.
Penderia mungkin mencapai suhu sasaran secara perlahan, menyebabkan pengawal mengekalkan pemanasan lebih lama. Sementara itu, cecair serta-merta mengelilingi pemanas boleh menjadi lebih panas dengan ketara daripada suhu pukal yang diukur.
Keadaan sebaliknya juga boleh berlaku apabila penderia terletak berhampiran dengan laluan peredaran yang kuat manakala kawasan lain kekal bercampur dengan buruk.
Pemetaan suhu di beberapa titik boleh membantu mengenal pasti keadaan ini semasa pentauliahan.
Kelikatan Menjadikan Peredaran Lebih Penting
Kepekatan kimia boleh mempengaruhi kelikatan. Apabila kelikatan meningkat, pergerakan bendalir boleh menjadi lebih sukar dan perolakan semula jadi boleh menjadi lemah.
Ini boleh meningkatkan kepentingan peredaran mekanikal, terutamanya apabila kuasa pemanasan yang besar diperlukan.
Oleh itu, proses dengan kelikatan yang tinggi tidak seharusnya bersaiz menggunakan air-seperti andaian peredaran tanpa memeriksa sifat bendalir sebenar.
Reka bentuk haba harus mempertimbangkan ketumpatan, kelikatan, kapasiti haba tentu, suhu operasi, dan kaedah peredaran bersama-sama.
Cara Menilai Peredaran Semasa Pemilihan
Beberapa soalan praktikal boleh dimasukkan dalam spesifikasi peralatan:
Apakah kadar aliran proses biasa?
Di manakah cecair masuk dan keluar dari tangki?
Adakah pengadukan mekanikal tersedia?
Kawasan tangki yang manakah mempunyai peredaran yang lemah?
Di manakah pemanas akan dipasang?
Di manakah suhu akan diukur?
Adakah kelikatan berubah dengan ketara dengan suhu atau kepekatan?
Butiran ini membantu menentukan sama ada satu zon pemanasan teragih atau beberapa zon yang lebih kecil adalah lebih sesuai.
Peredaran Perlu Dipertimbangkan Sebelum Meningkatkan Kuasa
Jika tangki mempunyai keseragaman suhu yang lemah, hanya meningkatkan watt pemanas boleh meningkatkan beban haba tempatan tanpa menyelesaikan masalah peredaran yang mendasari.
Pendekatan yang lebih baik adalah untuk memeriksa luas permukaan pemanasan, kedudukan pemanas, arah aliran, suhu-lokasi sensor dan sifat bendalir bersama-sama.
Untuk aPemanas rendaman PTFE, pemindahan haba yang cekap bergantung kepada lebih daripada input elektrik. Pergerakan cecair yang mencukupi membantu mengangkut haba dari permukaan PTFE ke dalam isipadu proses dan menyokong suhu mandian yang lebih konsisten.
Apabila peredaran terhad, geometri tangki adalah tidak teratur, atau larutan kimia mempunyai kelikatan yang tinggi, susunan pemanas tersuai boleh dibangunkan di sekitar corak aliran sebenar, kawasan pemanasan aktif, kedalaman rendaman, dan suhu proses yang diperlukan.
