A téglalap alakú vegyszertartályok gyakran termikusan egyszerűnek tűnnek, de a folyadékkeringés ritkán viselkedik egyenletesen saroktól sarokig. A NYÁK-feldolgozó, felületkezelő és vegyszeres tisztító rendszerekben a szivattyú elhelyezkedése, a bemeneti irány, a visszatérő áramlás és a gyártási berendezések erős és gyenge keringési zónákat hozhatnak létre.
Afűtőlemez, a forma tehát több mint méretkérdés. A geometria határozza meg, hogy a hő hol kerül a folyadékba, és milyen hatékonyan jut el a hő a tartály többi részébe.
A téglalap alakú lemezek nem mindig termikusan semlegesek
A hagyományos téglalap alakú fűtőlemez gyártása és felszerelése egyszerű.
Ha azonban a tartály egyik oldalán keskeny bemeneti csatorna van, a másik sarkában pedig gyenge a keringés, előfordulhat, hogy a teljes téglalap alakú fűtőfelület nem osztja el a hőt a tényleges hőigény szerint.
Egy egyszerű hőátadási kapcsolat{0}}magyarázza a problémát:
Q=hAΔT
Az effektív hőátadási tényező{0}}hfolyadék mozgásával változik.
Az egyenlő fűtési terület nem feltétlenül eredményez azonos hőteljesítményt, ha a környező áramlási feltételek eltérőek.
A lemez alakjának követnie kell az áramlási utat
Az erős keringési útvonalon elhelyezett fűtőlemez hatékonyan képes hőátadni.
A pangó régióba mélyen benyúló lemez ehelyett magasabb helyi felületi hőmérsékletet fejleszthet.
A téglalap alakú tartályoknál a hosszúkás lemezek gyakran hasznosak, ha a folyadék mozgása követi a tartály hosszú méreteit.
Más konfigurációkban a cirkulációs visszatérőhöz közel elhelyezett rövidebb lemez jobb hőátadást biztosíthat, mint egy nagyobb felület, amelyet alacsony áramlási tartományban helyeznek el.
A hasznos cél a hatékony hőcsere, nem pedig a maximális fizikai lefedettség.
A szabálytalan formák megoldhatják a telepítési konfliktusokat
A vegyszertartályok tartalmazhatnak túlfolyó csatornákat, lefolyóterületeket, szerkezeti támasztékokat vagy folyamatelemeket.
A téglalap alakú fűtőlemez zavarhatja ezeket a funkciókat.
A lépcsős, keskeny vagy részben tehermentesített geometria megőrzi a folyadék hézagát, miközben megtartja a hasznos aktív területet.
Ha azonban túl sok területet távolítunk el az aktív tartományból, akkor megnő a teljesítménysűrűség, ha a teljes teljesítmény változatlan marad.
Ezért a geometriát és az elektromos tervezést együtt kell kialakítani.
| Tank Flow Pattern | Hasznos fűtőlap forma | Fő előny | Fő korlátozás |
|---|---|---|---|
| Erős hosszirányú áramlás | Hosszú és keskeny | Követi a keringést | Megfelelő hosszúságot igényel |
| Mély függőleges keringés | Magas téglalap alakú | Széles függőleges fűtés | Függőleges távolságra van szüksége |
| Központi keringés | Kompakt téglalap alakú | Könnyű telepítés | A távoli zónákat hűvösebben hagyhatja |
| Akadályozott tartályterület | Testreszabott könnyített forma | Megőrzi a hézagot | Bonyolultabb gyártás |
A táblázat összehasonlító útmutatást ad az előzetes geometria kiválasztásához.
A PTFE fűtőlemezek kiegyensúlyozott felületi terhelést igényelnek
A PTFE vegyszerállóságot és elektromos szigetelést biztosít számos agresszív vegyi alkalmazáshoz.
Viszonylag alacsony hővezető képessége különösen fontossá teszi az ellenálláselemek elosztását.
A bonyolult lemezforma olyan területeket hozhat létre, ahol az ellenállási utak zsúfolttá válnak.
Ha túl sok teljesítmény koncentrálódik egy szűk régióban, a helyi hőáram megnő.
Hőáram=Teljesítmény ÷ Aktív terület
A testreszabott formának ezért ésszerű távolságot kell tartania a fűtőkörök között, és el kell kerülnie az elektromos teljesítmény sarkok vagy keskeny szakaszok körül történő koncentrálását.
A lekerekített sarkok javíthatják az áramlási viselkedést
Az éles belső sarkok a keringési iránytól függően helyi áramlási elválást vagy stagnáló zsebeket okozhatnak.
A lekerekített vagy tehermentesített sarkok kiszámíthatóbb folyadékmozgást biztosítanak a fűtőfelület körül.
A javulás nagymértékben függ a tartály tényleges hidraulikus kialakításától.
A lekerekített lemezsarkot nem szabad automatikus hőjavításként kezelni. Értéke a meglévő keringési mintázattal való interferencia csökkentéséből származik.
A gyártási szerelvények megszabhatják a lemezgeometriát
A PCB-állványok, kosarak, hordozók és munkadarab-szerelvények értékes tartályterületet foglalnak el.
Az ezekhez az alkatrészekhez túl közel elhelyezett fűtőlap korlátozott keringést tapasztalhat.
A lámpatest hőárnyékot is létrehozhat, megakadályozva, hogy a felmelegített folyadék hatékonyan elérje bizonyos régiókat.
A tervezés során a normál gyártási szerelvényt kell ábrázolni a telepítési elrendezésben.
Egy üres{0}}tartály geometriai tesztje egyébként túlságosan optimista eredményt adhat.
Az alakot és az aktív területet együtt kell kiszámítani
Vegyünk egy 4 kW-os fűtőlapot.
Ha az aktív terület 0,16 m², az átlagos hőáram körülbelül 25 kW/m².
Ha egy testreszabott kikapcsolás az aktív területet 0,12 m²-re csökkenti, miközben a teljesítmény 4 kW marad, a hőáram körülbelül 33,3 kW/m²-re emelkedik.
A változás annak ellenére jelentős, hogy a teljes elektromos teljesítmény változatlan marad.
Ez fontos szempont, amikor egy szabványos fűtőlapot úgy módosítanak, hogy az illeszkedjen egy speciális tartályhoz.
A termikus térképezés segít az alak érvényesítésében
A beszerelés után hőmérsékletmérést kell végezni a tartályon.
Ha a fűtőelem közelében lévő terület lényegesen melegebb, mint a másik oldal, akkor a keringtetés vagy a lemez elhelyezése beállítást igényelhet.
Ha megfelelő áramlás mellett egyenletesek maradnak a hőmérséklet-különbségek, a lemezforma megváltoztatása vagy az elosztott fűtési zónák hozzáadása jobb megoldást jelenthet.
A hőleképezés különösen értékes a nem szabványos tartálygeometriáknál, mivel az egyszerű elméleti számítások nem képesek minden áramlási jellemzőt rögzíteni.
Alak kiválasztása négyszögletes tartályokhoz
A megfelelő fűtőlap alaknak illeszkednie kell a fizikai tartályhoz, miközben megőrzi a folyadékkeringést és fenntartja a megfelelő hőáramot.
A hosszanti kialakítások jól működhetnek irányított áramlással, míg a testreszabott kivágások vagy tehermentesített szakaszok megoldhatják a szerelvények és szerkezeti elemek körüli hézagproblémákat.
