Как да изчислим необходимия брой PTFE нагреватели за голям правоъгълен резервоар с покритие?

Често голям резервоар за покритие е снабден с един огромен PTFE потопяем нагревател, което води до неравномерна топлинна среда. Елементът нагрява резервоара интензивно, създавайки затворена гореща зона, като далечните ъгли на резервоара са по-хладни и слабо циркулирани. Резултатът е неравномерно качество на покритието, неравномерна химическа активност и бавно термично възстановяване. Много по-добра стратегия е да се раздели пълното отоплително натоварване между множество по-малки PTFE нагреватели, стратегически разположени в целия резервоар, за да се създаде топлинен „съраунд звук“, който обгръща целия процесен обем със стабилна, равномерна топлина.

Топлината трябва да се разпространява като топъл прилив, идващ от всички посоки. Искате модели с широка циркулация, а не една агресивна термо колона.

Защо големите правоъгълни резервоари са трудни за равномерно нагряване
Архитектурата на големите резервоари с покритие естествено придава устойчивост на равномерно разпределение на температурата.

Има няколко причини, поради които това е предизвикателство:

Движение-на течности на дълги разстояния

Ъгли с лоша циркулация

Въздействие на стратификацията

Загуба на топлина през големи открити повърхности

Запушвания на стелажи и работни елементи

Неравномерно възбудени процеси

Когато топлината е концентрирана на едно място, топлинният поток, създаден от нагревателя, може да не достигне напълно далечните краища на резервоара.

Това води до:

Студени ъгли

Локализирано натрупване{0}}на топлина

Химия на нехомогенния разтвор

Не-равномерно отлагане на покритие

Слабо{0}}загряване

Така че трудността при проектирането надхвърля простото събиране на всички ватове. Действителното местоположение и броят на нагревателите са също толкова важни.

Изчисляване на общата нужда от отопление
За да се изчисли броят на PTFE нагревателите, необходими за големи системи с правоъгълни резервоари, първо трябва да се изчисли общата нужда от топлина.

Това обикновено се състои от две основни части:

Зареждане за загряване-
Енергия, необходима за загряване на технологичния разтвор от начална температура до работна температура за допустим период от време.

Основните променливи са:

Капацитет на резервоара

Плътност на разтвора:

Специфичен топлинен капацитет

Необходимо повишаване на температурата

Необходимо време за загряване

Поддържащ товар
Енергията, необходима за поддържане на работната температура на резервоара, след като достигне условия на стабилно-състояние.

Загуби на поддръжка могат да възникнат поради:

стени на резервоара.

Загуба на повърхностна вода

Вентилационна система

Процес на натоварвания

Топлинни загуби в околната среда

След като е известна общата необходима мощност, отоплителният товар може да се разпредели интелигентно между няколко нагревателя.

Защо по-малките нагреватели са по-ефективни
Множество по-малки PTFE потопяеми нагреватели осигуряват значителни топлинни предимства в сравнение с един голям нагревател.

Подобрено разпределение на температурата
Всеки нагревател произвежда свой собствен издигащ се топлинен поток.

Правилно разположени, тези струи се припокриват и взаимодействат, за да произведат:

По-равномерно разпространение

Смесването подобрява топлината

Намалена стратификация.

Премахване на студена зона

В целия резервоар има широка умерена термична циркулация вместо голям горещ център.

Локализирано намаляване на прегряването
Големите единични нагреватели често произвеждат високи локализирани температури на разтвора около повърхността на елемента.

По-малките нагреватели разпръскват входящата топлина по-равномерно, намалявайки локалния термичен стрес до:

Процесни химикали

Втулки за резервоари

Заготовки

Адитивна химия

Оперативно архивиране
Множеството нагреватели също подобряват надеждността на системата.

Ако единият нагревател е изключен:

Другите останали нагреватели работят

Работата при понижена температура може да продължи за кратко време

Избягване на аварийно изключване

По-лесно планиране на графика за подмяна

Това резервиране е полезно по-специално в случай на непрекъсната производствена среда.

Изчисляване на броя на нагревателите
Колко нагреватели ще са необходими се определя главно от размера на резервоара и циркулацията на съдържанието.

Правило за разстояние между палеца
Като грубо правило можете да поставите един нагревател приблизително на всеки:

1,5-2,5 м по дългите стени на резервоара

Точното разстояние ще зависи от променливи като:

Височина на резервоара

Вискозитет на разтвора

Степен на възбуда

Нагревател с ватова плътност

Процесни температури

Форма на резервоара

По-дългите резервоари изискват повече разпръснати нагревателни точки, за да се сведат до минимум мъртвите зони.

Разбиране на взаимодействието на топлинните струи
Всеки PTFE нагревател произвежда естествен конвекционен поток, в който нагрятата течност тече нагоре от повърхността на обвивката.

Ефект на ватовата плътност
Поведението на топлинния поток е силно чувствително към плътността на ватовете на нагревателя.

Плътността на ватовете се увеличава:

По-бърз поток нагоре

По-силна локализирана конвекция

По-мощни струи топлина

По-ниската плътност на вата води до:

По-мек поток.

По-равномерно разпределение на топлината

По-малко локализирана турбуленция

Идеята не е да се смесва бурно, а да има плавно припокриващи се модели на циркулация в обема на резервоара.

Предложени модели за местоположение на нагревателя
Геометрията на разположение на нагревателя има значителен ефект върху топлинните характеристики.

Не монтирайте единична стена
Често води до монтиране на всички нагреватели от едната страна на резервоара:

Студени зони на противоположните стени

Лоша циркулация на кръстосания резервоар

Не-равномерна температура на процеса

Дори ако общата мощност е достатъчна, далечната страна на резервоара може да бъде термично мъртва.

Използвайте анти{0}}разпределение на стените
По-добър начин е да поставите нагревателите на противоположни дълги стени в шахматен вид.

Такова оформление насърчава:

Напречно{0}}движение на потока

Взаимодействие на конвекционни токове

Равномерно разпределение на топлината

Забавяне в изоставащите региони

Моделът на циркулация, който се получава, разпределя топлината по-равномерно в целия резервоар.

Разглеждане на геометрията на резервоара и оформлението на процеса
Подходящата конфигурация на нагревателя също трябва да се вземе предвид във физическите реалности на процеса на покритие.

Запушване на стелажа и детайла
Естествената циркулация може да бъде нарушена от стелажи с големи части или гъсто натоварено производствено оборудване.

По възможност отоплителни уреди трябва да се избягват в блокиращи зони.

Ефекти от изпомпване и разбъркване
Механичното разбъркване и рециркулацията на разтвора оказват значително влияние върху моделите на топлинния поток.

В резервоари с енергично разбъркване може да е подходящо по-широко разстояние между нагревателите, тъй като принудителното смесване помага за изравняване на температурата.

Ъглова геометрия
Завоите на резервоара естествено създават зони с нисък поток.

Трябва да се обърне повече внимание на механизмите, чрез които циркулацията на топлината достига там.

Защо разрешението за инсталиране е важно
Подходящото разстояние е нещо повече от топлинен проблем.

Също така трябва да се поддържа подходящо разстояние за:

Монтаж на нагревателя

Почистване по време на обслужване

Достъп за почистване

Отстраняване на утайки

Инспекции на резервоари

Поставянето на нагреватели твърде близо един до друг може да затрудни обслужването и да намали поддръжката в дългосрочен план.

PTFE нагревателите трябва да са достъпни без обстоен демонтаж на заобикалящото оборудване.

Типичен пример за дизайн
Помислете за огромен правоъгълен резервоар за покритие, който трябва да бъде:

Обща нужда от отопление 36kW

Дължина на резервоара: 8 метра

Ширина на резервоара: 2 метра

Вместо един 36 kw нагревател, товарът може да бъде разделен на:

6 × 6 kW нагреватели PTFE

След това нагревателите могат да бъдат разпределени по противоположните стени на резервоара на интервали от около 1,5 метра.

Това би дало подреждане на:

Разпределени топлинни струи

По-добро покритие на циркулацията

По-ниски термични градиенти

излишък, увеличен

Общата мощност е същата, но обикновено получавате по-добър резултат от само един източник на централно отопление.

Избягвайте често срещаните грешки в дизайна
Има няколко често срещани грешки, които влошават ефективността на отоплението в големи резервоари с покритие.

Единични, извънгабаритни нагреватели
Топлината е концентрирана, което причинява лоша хомогенност и прекомерни локални температури.

Неправилно разположение на стената
Големи мъртви зони в резервоара са оставени от едностранни-оформления.

Достъпът за поддръжка е игнориран
Нагревателите, монтирани твърде близо един до друг, може да не се обслужват безопасно.

Твърде голяма плътност на мощността
Високото натоварване на обвивката може да навреди на химията и да намали живота на нагревателя.

Внимателното разпределение на нагревателите елиминира много от тези проблеми наведнъж.

Резюме
Ефективното нагряване на голям правоъгълен резервоар за покритие е повече от просто поставяне на най-големия потопяем нагревател, който можете да намерите. Общото топлинно натоварване се разделя между няколко по-малки PTFE нагреватели, подредени така, че да осигурят истинска топлинна еднородност, което води до широко припокриващи се модели на циркулация в целия процесен обем.

При по-голямата трудност при проектирането при избора на точния брой PTFE нагреватели, необходими за големи правоъгълни резервоарни системи, разстоянието между нагревателите, разположението на стените, взаимодействието на шлейфа и достъпността за обслужване са от решаващо значение за постигане на постоянни температури на процеса и предотвратяване на студени точки.

Резервоарът с най-равномерна температура обикновено не е най-големият нагревател. По-типично това е този с най-интелигентната, най-балансирана комбинация от разпръснати източници на топлина.