Οι δεξαμενές βαθιάς επεξεργασίας δημιουργούν ένα διαφορετικό θερμικό πρόβλημα από τα ρηχά χημικά λουτρά. Το ανώτερο στρώμα υγρού μπορεί να φτάσει τη θερμοκρασία στόχο ενώ η κάτω περιοχή παραμένει πιο κρύα, ιδιαίτερα όταν η κυκλοφορία είναι ασθενής ή η ζώνη θέρμανσης συγκεντρώνεται κοντά σε μια θέση.
A PTFE θερμαντήρας εμβάπτισηςΗ εγκατάσταση σε βαθιά δεξαμενή πρέπει επομένως να θεωρείται μέρος ολόκληρου του συστήματος θερμικής κυκλοφορίας. Το μήκος του θερμαντήρα, το βάθος εγκατάστασης, η κατανομή ισχύος, η κίνηση του υγρού και η θέση του αισθητήρα{1}}της θερμοκρασίας επηρεάζουν τη σταθερότητα της θερμοκρασίας.
Γιατί τα Deep Tanks αναπτύσσουν διαφορές θερμοκρασίας
Όταν ένας θερμαντήρας αυξάνει τη θερμοκρασία του κοντινού υγρού, η φυσική μεταφορά μπορεί να μετακινήσει το θερμότερο υγρό προς τα πάνω ενώ το ψυχρότερο υγρό προς τα κάτω.
Αυτός ο μηχανισμός μπορεί να παρέχει χρήσιμη κυκλοφορία, αλλά η αποτελεσματικότητά του εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού, το ιξώδες, τη διαφορά θερμοκρασίας, τη γεωμετρία της δεξαμενής και τη θέση του θερμαντήρα.
Σε μια βαθιά δεξαμενή με περιορισμένη κυκλοφορία, η κατακόρυφη απόσταση μπορεί να γίνει αρκετά μεγάλη ώστε να παραμείνουν σημαντικές διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ των άνω και κάτω περιοχών.
Ένας αισθητήρας θερμοκρασίας τοποθετημένος κοντά στην επιφάνεια μπορεί επομένως να υποδεικνύει τη θερμοκρασία στόχο ενώ η κατώτερη ζώνη διεργασίας παραμένει κάτω από τις προδιαγραφές.
Το μήκος του θερμαντήρα καθορίζει τη ζώνη θέρμανσης
Ένας σύντομος θερμαντήρας συγκεντρώνει τη θερμική είσοδο σε μια περιοχή.
Ένα μεγαλύτεροPTFE θερμαντήρας εμβάπτισηςμπορεί να κατανείμει τη θέρμανση σε μεγαλύτερη κατακόρυφη απόσταση, με την προϋπόθεση ότι το ενεργό τμήμα θέρμανσης παραμένει σωστά βυθισμένο.
Ο στόχος δεν είναι απλώς να επιμηκύνει τη θερμάστρα. Η ενεργή περιοχή θέρμανσης πρέπει να αντιστοιχεί στο τμήμα της δεξαμενής που απαιτεί θερμικό έλεγχο.
Για παράδειγμα, μια βαθιά δεξαμενή που περιέχει φορτίο διεργασίας στο μεγαλύτερο μέρος του ύψους της μπορεί να επωφεληθεί από μια μακρύτερη κατανεμημένη ζώνη θέρμανσης. Μια δεξαμενή όπου μόνο το κάτω τμήμα περιέχει ενεργό υγρό διεργασίας μπορεί να απαιτεί διαφορετική διάταξη.
Θέματα Διανομής Ισχύος
Η μέση ροή θερμότητας της επιφάνειας θέρμανσης μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας:
q = P/A
όπουPείναι ηλεκτρική θέρμανση καιAείναι ενεργός χώρος θέρμανσης.
Εξετάστε μια ενδεικτική απαίτηση 12 kW:
| Διαμόρφωση | Εξουσία | Ενεργός χώρος θέρμανσης | Μέση ροή θερμότητας |
|---|---|---|---|
| Σύντομη συγκεντρωμένη ζώνη | 12 kW | 0.60 m² | 20 kW/m² |
| Μεγαλύτερη κατανεμημένη ζώνη | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
| Δύο κατανεμημένες ζώνες | 12 kW | 1.20 m² | 10 kW/m² |
Τα στοιχεία είναι ενδεικτικά και δεν αντιπροσωπεύουν καθολικά όρια λειτουργίας.
Η αύξηση της ενεργού περιοχής μπορεί να κατανείμει την ίδια συνολική ισχύ σε μια μεγαλύτερη επιφάνεια. Το εάν αυτό παράγει καλύτερη απόδοση εξαρτάται από την κυκλοφορία του υγρού και την πραγματική γεωμετρία της δεξαμενής.
Η κυκλοφορία καθορίζει εάν η θερμότητα φτάνει στην επάνω δεξαμενή
Μια βαθιά δεξαμενή απαιτεί έναν αποτελεσματικό μηχανισμό για τη μετακίνηση της θερμότητας μέσω του όγκου της διεργασίας.
Η φυσική μεταφορά μπορεί να είναι επαρκής για ορισμένες λύσεις χαμηλού{0}}ιξώδους, αλλά η μηχανική κυκλοφορία μπορεί να προσφέρει πιο προβλέψιμη ανάμειξη.
Η θέση εκκένωσης της αντλίας είναι σημαντική. Ένα σύστημα κυκλοφορίας που μετακινεί το υγρό οριζόντια μπορεί να μην εξαλείφει τις κατακόρυφες διαφορές θερμοκρασίας εάν η ζώνη θέρμανσης είναι τοποθετημένη στο κάτω μέρος.
Ο συνδυασμός της θέσης του θερμαντήρα και της κατεύθυνσης ροής θα πρέπει επομένως να αξιολογηθεί κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του εξοπλισμού.
Η θέση του αισθητήρα θερμοκρασίας μπορεί να επηρεάσει τη σταθερότητα του ελέγχου
Ένας μόνο αισθητήρας σπάνια αντιπροσωπεύει κάθε σημείο σε μια βαθιά δεξαμενή διεργασίας.
Εξετάστε ένα απλοποιημένο παράδειγμα:
Κατώτερη ζώνη θέρμανσης: 68 μοίρες
Μεσαία δεξαμενή: 62 μοίρες
Άνω δεξαμενή: 58 μοίρες
Σημείο ρύθμισης ελεγκτή: 60 μοίρες
Εάν ο αισθητήρας βρίσκεται στην επάνω περιοχή, ο θερμαντήρας μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί ακόμα κι αν η κάτω ζώνη είναι πολύ πιο ζεστή.
Εάν ο αισθητήρας είναι τοποθετημένος κοντά στο θερμαντήρα, ο ελεγκτής μπορεί να κλείσει τη θέρμανση πριν το επάνω δοχείο φτάσει την απαιτούμενη θερμοκρασία.
Η χαρτογράφηση θερμοκρασίας κατά τη θέση σε λειτουργία μπορεί να προσδιορίσει την πιο αντιπροσωπευτική τοποθεσία μέτρησης.
Πρέπει να καθοριστεί το ελάχιστο επίπεδο υγρού
Οι βαθιές δεξαμενές μπορούν να υποστούν σημαντικές αλλαγές στάθμης κατά τη φόρτωση, την αποστράγγιση, την εξάτμιση και την χημική αναπλήρωση.
Η ενεργή ζώνη θέρμανσης θα πρέπει να παραμένει εντός του προβλεπόμενου εύρους βύθισης υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας.
Ένας πρακτικός σχεδιασμός πρέπει να ορίζει:
Μέγιστη στάθμη υγρού → κανονική στάθμη λειτουργίας → ελάχιστη στάθμη υγρού
Το ελάχιστο επίπεδο πρέπει να είναι συμβατό με το ενεργό τμήμα θέρμανσης και το σύστημα προστασίας.
Η ανίχνευση στάθμης και η ανεξάρτητη προστασία υπερθερμοκρασίας μπορούν να παρέχουν πρόσθετες διασφαλίσεις όπου οι συνθήκες διεργασίας τις δικαιολογούν.
Εκτίμηση του χρόνου θέρμανσης για μια βαθιά δεξαμενή
Ας υποθέσουμε ότι μια δεξαμενή βαθιάς επεξεργασίας περιέχει 1.200 kg διαλύματος. Χρησιμοποιώντας μια ενδεικτική ειδική θερμοχωρητικότητα 3,6 kJ/(kg·K), η απαιτούμενη αύξηση θερμοκρασίας είναι 25 μοίρες.
Η λογική ενέργεια θέρμανσης είναι:
Q=mcΔT
Q=1,200 × 3,6 × 25=108,000 kJ
Αυτό ισούται περίπου με 30 kWh.
Με έναν θερμαντήρα 15 kW, ο ιδανικός εύλογος χρόνος θέρμανσης-θα ήταν:
30 ÷ 15=2 ώρες
Ο πραγματικός χρόνος θέρμανσης θα είναι μεγαλύτερος λόγω των απωλειών του τοιχώματος της δεξαμενής-, της εξάτμισης της επιφάνειας, των σωληνώσεων, της φόρτωσης του τεμαχίου εργασίας και άλλων θερμικών απωλειών.
Ο υπολογισμός βοηθά να διαπιστωθεί εάν η απαιτούμενη ισχύς του θερμαντήρα είναι σύμφωνη με τον επιθυμητό χρόνο εκκίνησης ή ανάκτησης.
Οι πολλαπλές ζώνες θέρμανσης μπορούν να βελτιώσουν τον έλεγχο
Για πολύ βαθιά τανκς, αρκετά ελεγχόμενα ανεξάρτηταPTFE θερμαντήρας εμβάπτισηςΟι ζώνες ενδέχεται να παρέχουν μεγαλύτερη ευελιξία από ένα τμήμα θέρμανσης με συνεχή ενέργεια.
Οι ξεχωριστές ζώνες μπορούν να βοηθήσουν στην προσαρμογή της θερμικής εισόδου σε διαφορετικές περιοχές της δεξαμενής ή να αντισταθμίσουν τις άνισες απώλειες θερμότητας.
Ωστόσο, πολλές ζώνες απαιτούν επίσης περισσότερο ηλεκτρικό έλεγχο και παρακολούθηση θερμοκρασίας. Η πρόσθετη πολυπλοκότητα θα πρέπει να αιτιολογείται από τη θερμική συμπεριφορά της διαδικασίας.
Δεδομένα επιλογής για Deep Process Tanks
Μια πλήρης προδιαγραφή θα πρέπει να περιλαμβάνει:
Βάθος και διάμετρος δεξαμενής
Κανονική και ελάχιστη στάθμη υγρού
Απαιτούμενη ισχύς θέρμανσης
Θερμοκρασία στόχος και επιτρεπόμενη διακύμανση
Χημική συγκέντρωση
Υγρό ιξώδες
Μέθοδος κυκλοφορίας
Ενεργό μήκος θερμαντήρα
Θέση τοποθέτησης θερμαντήρα
Τοποθεσίες αισθητήρων θερμοκρασίας-
Ηλεκτρική παροχή
Κύκλος λειτουργίας
Επομένως, η διατήρηση της θερμοκρασίας σε μια βαθιά δεξαμενή δεν είναι απλώς θέμα αύξησης της ισχύος του θερμαντήρα. Ένα κατάλληλοPTFE θερμαντήρας εμβάπτισηςπρέπει να τοποθετήσει την επιφάνεια θέρμανσης όπου η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί αποτελεσματικά στο υγρό διεργασίας διατηρώντας παράλληλα επαρκή κυκλοφορία και ασφαλές βάθος βύθισης.
Για βαθιές, στενές ή θερμικά μη ομοιόμορφες-δεξαμενές, μπορούν να αναπτυχθούν προσαρμοσμένες διατάξεις μήκους θερμαντήρα και πολλαπλών-ζωνών γύρω από την πραγματική στάθμη υγρού, το μοτίβο κυκλοφορίας, το θερμαντικό φορτίο και τον διαθέσιμο χώρο εγκατάστασης.
