Az egyenetlen fűtés gyakori probléma a vegyszertartályokban. A hőmérséklet-szabályozó megjelenítheti a célértéket, miközben a fürdő egyik része észrevehetően hűvösebb marad, mint a másik. Más esetekben lerakódások jelennek meg a fűtőelem közelében, a termék minősége a tartály pozíciói között változik, vagy a fűtő a vártnál gyakrabban kapcsol be és ki.
APTFE merülő fűtőtest, az egyenetlen melegítést ritkán okozza egyetlen paraméter önmagában. A fűtőelem geometriája, a teljesítménysűrűség, a folyadék keringtetése, a tartály alakja, a beépítési helyzet és a hőmérséklet{1}}érzékelő elhelyezkedése egyaránt hozzájárulhat ehhez.
Az egyenetlen fűtés a hőelosztással kezdődik
A merülő fűtőelem az energiát az aktív fűtőfelületén keresztül továbbítja. Ha a fűtési teljesítmény kis területen koncentrálódik, a környező folyadék nagy helyi hőbevitelt kap.
Az átlagos felületi hőáram megbecsülhető:
q = P/A
aholPa fűtés teljesítménye ésAaktív fűtési terület.
Például egy 10 kW-os fűtőberendezés 0,5 m² aktív területtel szemléltető átlagos hőárama 20 kW/m².
Egy második 10 kW-os konfiguráció 1,0 m² aktív területtel átlagosan 10 kW/m² lenne.
A számítás nem határoz meg univerzális megengedett hőáramot. A tényleges teljesítmény a PTFE felépítésétől, a fürdő kémiájától, a keringéstől, a hőmérséklettől és a fűtőelem geometriájától függ.
A rossz keringés hőmérsékleti zónákat hozhat létre
A folyadék mozgása a hőmérséklet egyenletességét befolyásoló egyik legfontosabb tényező.
Ha a keringés gyenge, a forró folyadék a fűtőelem közelében maradhat, míg a hidegebb folyadék távolabb marad. Ez hőmérsékleti gradienst hoz létre a tartály belsejében.
Egy egyszerűsített hőátadási{0}}kapcsolat a következő:
Q=hAΔT
Ha a folyadék mozgása a fűtőfelület körül csökken, az effektív hőátadási tényező{0}}his csökkenhet.
A fűtési rendszer ekkor nagyobb hőmérséklet-különbséget igényelhet, hogy ugyanazt a teljesítményt a fürdőbe továbbítsa.
Ez különösen fontos viszkózus vegyi oldatok vagy korlátozott természetes konvekciójú tartályok esetén.
A fűtőelem helyzete tovább ronthatja a problémát
A tartály falához túl közel telepített fűtőberendezés egyenetlen fűtést eredményezhet, mivel a folyadék mozgása az aktív felület egy része körül korlátozott.
A belső csövek, a munkadarabok, a terelőlemezek, a tartály-alsó szerkezetei, valamint a szívó- vagy nyomóvezetékek hasonló hatásokat hozhatnak létre.
A gyakorlati telepítési áttekintésnek meg kell vizsgálnia:
Távolság a fűtőtest és a tartály fala között
Távolság a tartály aljától
A keringési nyílások elhelyezkedése
A visszatérő áramlás helyzete
Belső csövek
Munkadarab berakodási terület
Hőmérséklet{0}}érzékelő helye
A cél nem egyszerűen a fűtőelem elhelyezése a tartályban, hanem az aktív fűtési zóna olyan elhelyezése, ahol a folyadékcsere megfelelő.
Hőmérséklet{0}}Az érzékelő helye elrejti a problémát
Egyetlen hőmérséklet-érzékelő nem feltétlenül reprezentálja a teljes tartályt.
Például a keringető visszatérő cső közelében elhelyezett érzékelő jól{0}}kevert hőmérsékletet észlel, miközben a távoli sarok hidegebb marad. A fűtőelemhez túl közel elhelyezett érzékelő ellenkező problémát okozhat, és helyileg megemelkedett hőmérsékletet észlel.
Ez szükségtelen fűtési ciklust vagy máshol elégtelen fűtést okozhat.
Nagy tartályok esetén az érzékelő elhelyezését a fűtőelem elhelyezkedésével és a keringési mintázattal együtt kell értékelni. Több mérési pont is megfelelő lehet, ha jelentős térbeli hőmérsékleti különbségek várhatók.
A fűtőelemek távolsága fontos a nagyobb tartályokban
TöbbPTFE merülő fűtőtestektöbb elosztott fűtést tud biztosítani, mint egy koncentrált fűtési zóna.
A fűtőelemek egyszerű hozzáadása azonban nem javítja automatikusan az egyenletességet.
Ha több fűtőtest van egymás közelében felszerelve, a hő egy régióban koncentrálódhat. Ha a fűtőtesteket túl távol helyezik el egymástól, külön hideg és meleg zónák alakulhatnak ki.
Ezért a távolságnak követnie kell a tartály geometriáját és a folyadékkeringést.
Az egyszerűsített tervezési cél a fűtési zónák elosztása úgy, hogy a termelt hő a hasznos folyamattérfogatban elvihető legyen, ahelyett, hogy az egyes fűtőtestek körül halmozódna fel.
Gyakorlati hőmérséklet{0}}térképezési példa
Vegyünk egy szemléltető vegyszertartályt négy mérési hellyel:
| Mérési pont | Megfigyelt hőmérséklet | Lehetséges értelmezés |
|---|---|---|
| Fűtő közelében | 68 fok | Erős helyi hőbevitel |
| A tartály közepe | 62 fok | Részleges keverés |
| Szemközti fal | 57 fok | Gyenge hőkeringés |
| A tartály kimenetének közelében | 60 fok | Köztes áramlási állapot |
Ha a vezérlő 60 fokra van állítva, és az érzékelő a kimenet közelében van, akkor úgy tűnhet, hogy a rendszer megfelelően működik, még akkor is, ha a tartály 57–68 fokos hőmérsékleti tartományt tartalmaz.
Ez a példa bemutatja, hogy a szabályozó pontossága önmagában miért nem garantálja a hőmérséklet egyenletességét.
A lerakódások növelhetik a hőállóságot
A fűtőfelületen lévő vegyi lerakódások tovább nehezíthetik a hőátadást.
A lerakódási réteg további hőellenállást biztosít a fűtőelem és a folyadék között. Ahogy ez az ellenállás növekszik, a fűtőelemnek nagyobb belső -folyadékhőmérséklet-különbségre lehet szüksége a folyadékhoz{2}} ugyanazon teljesítmény átviteléhez.
Ha a lerakódás egyenetlen, a fűtőelem különböző részei eltérő hőviszonyok mellett működhetnek.
A rendszeres ellenőrzés és a megfelelő fürdő-ellenőrzési eljárások
Hogyan javítsuk ki az egyenetlen fűtést
A hibaelhárítás során a teljes hőrendszert kell megvizsgálni, nem pedig a fűtőteljesítmény azonnali növelését.
A hasznos ellenőrzések a következők:
Hőmérséklet feltérképezése több tartályhelyen
A tényleges folyadékkeringés mérése
A fűtőtest felületének állapotának ellenőrzése
A fűtőtest távolságának ellenőrzése
Fűtés-a-fal közötti távolság felülvizsgálata
A hőmérséklet--érzékelő helyzetének megerősítése
A fürdő tényleges koncentrációjának összehasonlítása a folyamat specifikációjával
Annak ellenőrzése, hogy az aktív fűtési terület megfelel-e a szükséges teljesítménynek
A teljesítmény növelése a rossz keringés korrigálása nélkül ronthatja a helyi hőmérsékleti különbségeket.
APTFE merülő fűtőtest, az egyenletes fűtés a teljesítmény, az aktív felület, a folyadék mozgása, a beépítési geometria és a szabályozási stratégia összefüggésétől függ. Ha ezeket a paramétereket együtt tervezzük, a hőmérséklet-különbség csökkenthető anélkül, hogy egyszerűen túlzott fűtőteljesítményt kellene hozzáadni.
