Egy vegyi üzem négy PTFE merülőfűtőt telepített egy 2000 -literes pácolótartályba, hogy 16 kW fűtőteljesítményt biztosítsanak. A fűtőtesteket két szemközti falra szerelték fel, mindkét falon két-két fűtőtest. A fűtőtestek mindegyik falon 60 mm távolságra voltak egymástól. Hat hónapon belül a résen egymással szemben lévő belső fűtőtestek{8}}hólyagos PTFE-t mutattak a széleken, míg a külső fűtőelemek jó állapotban maradtak. A fűtőtestek közötti rés túl szűk volt a megfelelő áramláshoz.
Az elemek távolsága kritikus tervezési paraméter, ha több PTFE merülő fűtőtest van beszerelve ugyanabba a tartályba. A távolság határozza meg, hogy a folyadék szabadon áramolhat-e a fűtőtestek között, vagy a rés stagnáló zónává válik, ahol a hő felhalmozódik, és a fűtőtestek túlmelegednek.
Miért számít az elemek közötti távolság?
Minden PTFE merülő fűtőtest hőcsóvát hoz létre, amely a burkolata mentén emelkedik. Ha két fűtőtestet egymáshoz közel szerelnek fel, csóváik kölcsönhatásba lépnek. Ha a rés elég széles, a csóvák egymástól függetlenül emelkednek fel, alulról szívják a hideg folyadékot, és mindkét felületen fenntartják az áramlást. Ha a rés túl szűk, a csóvák összeolvadnak, és a fűtőtestek közötti áramlás korlátozódik.
Egy keskeny résben a folyadék mindkét oldalról felmelegszik. Gyorsabban emelkedik, mint a folyadék a külső felületeken. A résből kémény lesz, erős feláramlással, de a köpenyfelületek áramlása egyenetlen lehet. A rés alsó része nem áramlik, míg a felső része nagy sebességű. Az egyenetlen áramlás forró pontokat hoz létre a szemben lévő felületek alsó részein.
| Fűtőtávolság | Áramlás a fűtőtestek között | Kémény hatás | Hot Spot kockázat | Ajánlott alkalmazás |
|---|---|---|---|---|
| <30 mm | Szegény | Erős | Nagyon magas | Nem ajánlott |
| 30-50 mm | Mérsékelt | Mérsékelt | Magas | Csak alacsony wattsűrűség |
| 50-80 mm | Jó | Mérsékelt | Alacsony | A legtöbb alkalmazás |
| 80-120 mm | Kiváló | Gyenge | Nagyon alacsony | Magas wattsűrűség |
| >120 mm | Kiváló | Egyik sem | Nagyon alacsony | Nagy tartályok |
A fűtőtest távolsága és hatása az áramlásra és a forró pontok kockázatára
A kéményhatás
Ha két fűtött köpeny egymás felé néz, a köztük lévő rés kéményként működik. A résben lévő folyadék mindkét oldalról felmelegszik, kevésbé sűrűsödik és felemelkedik. A hűtőfolyadékot alulról szívják be. A kéményhatás előnyös lehet, ha a rés elég széles a zökkenőmentes áramláshoz, de káros lehet, ha a rés túl szűk.
Szűk résben a kéményhatás erős, de az áramlás egyenetlen. A folyadék felgyorsul, ahogy emelkedik, és a nyomásesés a rés alján korlátozza a hideg folyadék beáramlását. A rés alsó része kevesebb áramlást kap, és az ott lévő fűtőtestek melegebben működnek.
Távolsági irányelvek a különböző fűtőberendezés-konfigurációkhoz
Az ajánlott távolság a fűtőelem irányától, a wattsűrűségtől és a folyadék tulajdonságaitól függ.
Az egymással szemben elhelyezett függőleges fűtőtesteknél az alacsony wattsűrűség (0,8–1,0 W/cm²) esetén legalább 50 mm, nagyobb wattsűrűség esetén (1,2–1,5 W/cm²) 80 mm-es távolság ajánlott. A távolságot a köpenyfelületek között kell mérni, nem a tartókonzolok között.
Az azonos falra, egymás mellé szerelt fűtőtesteknél kisebb lehet a távolság, mert a fűtőtestek nem néznek egymás felé. Egy 30–40 mm-es rés elegendő ahhoz, hogy megakadályozza a hőinterferenciát az ugyanazon a falon lévő szomszédos fűtőtestek között.
Függőlegesen egymásra helyezett vízszintes fűtőberendezések esetén a távolságnak legalább 100 mm-nek kell lennie, hogy az alsó fűtőtestből származó hősugár kiszabaduljon anélkül, hogy a felső fűtőtest beszorítaná.
| Fűtőberendezés konfigurációja | Ajánlott térköz | Minimális távolság | Megjegyzések |
|---|---|---|---|
| Függőleges, egymással szemben, alacsony WD | 50-80 mm | 40 mm | Mérjen meg a hüvelyek között |
| Függőleges, egymással szemben, magas WD | 80-120 mm | 60 mm | A magasabb WD-hez több hely kell |
| Függőleges, egymás mellett, ugyanaz a fal | 30-50 mm | 25 mm | A fűtőelemek nem állnak egymással szemben |
| Vízszintes, egymásra rakott | 100-150 mm | 80 mm | Plume-nak el kell menekülnie |
| Függőleges, merőleges | 40-60 mm | 30 mm | A tollak kevésbé hatnak egymásra |
Távolsági irányelvek több PTFE merülőfűtő-konfigurációhoz
A térköz hatása a hőmérséklet egyenletességére
Az elemek távolsága nemcsak a köpeny felületének hőmérsékletét befolyásolja, hanem a hőmérséklet egyenletességét is a tartályban. A túl közel elhelyezett fűtőtestek helyi forró zónát hoznak létre közöttük. A zónában lévő folyadék forróbb, mint az ömlesztett, és az ezen a zónán áthaladó munkadarabok túlmelegedhetnek-.
A nagy távolságban elhelyezett fűtőtestek egyenletesebben osztják el a hőt. Az egyes fűtőtestek csóvái egymástól függetlenül emelkednek fel és keverednek az ömlesztett folyadékkal. A hőmérséklet a tartályban egyenletesebb.
| Térköz | Helyi forró zóna | Az ömlesztett hőmérséklet egyenletessége | A munkadarab minőségének hatása |
|---|---|---|---|
| <30 mm | Erős | Gyenge (±3-5 fok) | Látható variáció |
| 30-50 mm | Mérsékelt | Mérsékelt (±2-3 fok) | Kisebb variáció |
| 50-80 mm | Gyenge | Jó (±1-2 fok) | Elhanyagolható |
| >80 mm | Egyik sem | Kiváló (±0,5-1 fok) | Egyik sem |
Az elemek távolsága és hatása a hőmérséklet egyenletességére és a munkadarab minőségére
Amikor a távolság nem növelhető
Ha a tartály nem tud nagyobb távolságot elhelyezni a fűtőelemek között, akkor a fűtőelemek számának csökkentése, a wattsűrűség csökkentése vagy más fűtőberendezés-konfiguráció használata lehetséges. Egyetlen nagy, nagy felületű fűtőtest jobb lehet, mint több egymáshoz közeli fűtőtest.
Egy egyedi PTFE merülőfűtő-konfiguráció a tartályhoz és a folyamathoz optimalizált távolsággal kezeli a fűtőtestek közötti áramláskorlátozás alapvető okát. A specifikációs folyamat megköveteli a tartály méreteit, a fűtőelemek számát, a fűtőelem irányát, a wattsűrűséget és a szükséges teljesítményt. Az egy tartályban több fűtőtesttel rendelkező létesítményeknél ez az alkalmazás--specifikus megközelítés javítja a fűtőelemek közötti áramlást és meghosszabbítja a fűtőelemek élettartamát.
