Η ανομοιόμορφη θέρμανση είναι ένα κοινό πρόβλημα στις δεξαμενές χημικών. Ο ελεγκτής θερμοκρασίας μπορεί να δείχνει την τιμή στόχο ενώ μια περιοχή του λουτρού παραμένει αισθητά πιο δροσερή από μια άλλη. Σε άλλες περιπτώσεις, εμφανίζονται εναποθέσεις κοντά στο θερμαντήρα, η ποιότητα του προϊόντος ποικίλλει μεταξύ των θέσεων της δεξαμενής ή οι κύκλοι θέρμανσης ενεργοποιούνται και σβήνουν πιο συχνά από το αναμενόμενο.
Για έναPTFE θερμαντήρας εμβάπτισης, η ανομοιόμορφη θέρμανση σπάνια προκαλείται μόνο από μία παράμετρο. Η γεωμετρία του θερμαντήρα, η πυκνότητα ισχύος, η κυκλοφορία του υγρού, το σχήμα της δεξαμενής, η θέση εγκατάστασης και η θέση του αισθητήρα{1}}της θερμοκρασίας μπορούν όλα να συμβάλουν.
Η άνιση θέρμανση ξεκινά με την κατανομή θερμότητας
Ένας θερμαντήρας εμβάπτισης μεταφέρει ενέργεια μέσω της ενεργής θερμαντικής του επιφάνειας. Εάν η θερμαντική ισχύς συγκεντρωθεί σε μια μικρή περιοχή, το περιβάλλον υγρό λαμβάνει υψηλή τοπική εισροή θερμότητας.
Η μέση επιφανειακή ροή θερμότητας μπορεί να εκτιμηθεί με:
q = P/A
όπουPείναι ισχύς θέρμανσης καιAείναι ενεργός χώρος θέρμανσης.
Για παράδειγμα, ένας θερμαντήρας 10 kW με ενεργή περιοχή 0,5 m² έχει μια ενδεικτική μέση ροή θερμότητας 20 kW/m².
Μια δεύτερη διαμόρφωση 10 kW με 1,0 m² ενεργής περιοχής θα έχει μέση τιμή 10 kW/m².
Ο υπολογισμός δεν καθορίζει μια καθολική επιτρεπόμενη ροή θερμότητας. Η πραγματική απόδοση εξαρτάται από την κατασκευή PTFE, τη χημεία του μπάνιου, την κυκλοφορία, τη θερμοκρασία και τη γεωμετρία του θερμαντήρα.
Η κακή κυκλοφορία μπορεί να δημιουργήσει ζώνες θερμοκρασίας
Η κίνηση του υγρού είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν την ομοιομορφία της θερμοκρασίας.
Όταν η κυκλοφορία είναι αδύναμη, το ζεστό υγρό μπορεί να παραμείνει κοντά στον θερμαντήρα ενώ το ψυχρότερο υγρό παραμένει πιο μακριά. Αυτό δημιουργεί μια κλίση θερμοκρασίας μέσα στη δεξαμενή.
Μια απλοποιημένη σχέση μεταφοράς θερμότητας-είναι:
Ε=hAΔT
Εάν η κίνηση του υγρού γύρω από την επιφάνεια θέρμανσης μειωθεί, ο πραγματικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας-hμπορεί επίσης να μειωθεί.
Το σύστημα θέρμανσης μπορεί στη συνέχεια να απαιτεί μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας για να μεταφέρει την ίδια ισχύ στο λουτρό.
Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για ιξώδη χημικά διαλύματα ή δεξαμενές με περιορισμένη φυσική μεταφορά.
Η θέση του θερμαντήρα μπορεί να επιδεινώσει το πρόβλημα
Ένας θερμαντήρας που είναι εγκατεστημένος πολύ κοντά σε ένα τοίχωμα της δεξαμενής μπορεί να προκαλέσει ανομοιόμορφη θέρμανση επειδή η κίνηση του υγρού γύρω από μέρος της ενεργής επιφάνειας είναι περιορισμένη.
Εσωτερικοί σωλήνες, τεμάχια εργασίας, διαφράγματα, δομές στο κάτω μέρος της δεξαμενής-και γραμμές αναρρόφησης ή εκκένωσης μπορούν να δημιουργήσουν παρόμοια αποτελέσματα.
Μια πρακτική ανασκόπηση εγκατάστασης θα πρέπει να εξετάσει:
Απόσταση μεταξύ θερμαντήρα και τοίχου δεξαμενής
Απόσταση από τον πυθμένα της δεξαμενής
Θέση των εξόδων κυκλοφορίας
Θέση ροής επιστροφής
Εσωτερικές σωληνώσεις
Χώρος φόρτωσης τεμαχίου εργασίας
Θέση αισθητήρα θερμοκρασίας-
Ο στόχος δεν είναι απλώς η τοποθέτηση του θερμαντήρα μέσα στη δεξαμενή, αλλά η τοποθέτηση της ενεργής ζώνης θέρμανσης όπου η ανταλλαγή υγρών είναι επαρκής.
Η θερμοκρασία-Η θέση του αισθητήρα μπορεί να κρύψει το πρόβλημα
Ένας μόνο αισθητήρας θερμοκρασίας μπορεί να μην αντιπροσωπεύει ολόκληρη τη δεξαμενή.
Για παράδειγμα, ένας αισθητήρας που βρίσκεται κοντά στην επιστροφή κυκλοφορίας μπορεί να ανιχνεύσει μια καλά-μικτή θερμοκρασία ενώ μια απομακρυσμένη γωνία παραμένει πιο κρύα. Ένας αισθητήρας τοποθετημένος πολύ κοντά στη θερμάστρα μπορεί να έχει το αντίθετο πρόβλημα και να ανιχνεύσει μια τοπικά αυξημένη θερμοκρασία.
Αυτό μπορεί να προκαλέσει περιττή ανακύκλωση του θερμαντήρα ή ανεπαρκή θέρμανση αλλού.
Για μεγάλες δεξαμενές, η τοποθέτηση του αισθητήρα θα πρέπει να αξιολογείται μαζί με τη θέση του θερμαντήρα και το μοτίβο κυκλοφορίας. Πολλαπλά σημεία μέτρησης μπορεί να είναι κατάλληλα όταν αναμένονται σημαντικές διαφορές θερμοκρασίας στο χώρο.
Η απόσταση του θερμαντήρα έχει σημασία σε μεγαλύτερες δεξαμενές
ΠολλαπλούςPTFE θερμαντήρες εμβάπτισηςμπορεί να παρέχει περισσότερη κατανεμημένη θέρμανση από μία ζώνη συγκεντρωμένης θέρμανσης.
Ωστόσο, η απλή προσθήκη θερμαντήρων δεν βελτιώνει αυτόματα την ομοιομορφία.
Εάν τοποθετηθούν πολλές θερμάστρες κοντά μεταξύ τους, η θερμότητα μπορεί να παραμείνει συγκεντρωμένη σε μία περιοχή. Εάν οι θερμαντήρες είναι τοποθετημένοι πολύ μακριά μεταξύ τους, μπορεί να αναπτυχθούν ξεχωριστές ζώνες ζεστού και ψυχρού.
Επομένως, η απόσταση πρέπει να ακολουθεί τη γεωμετρία της δεξαμενής και την κυκλοφορία του υγρού.
Ένας απλοποιημένος στόχος σχεδιασμού είναι η κατανομή των ζωνών θέρμανσης έτσι ώστε η παραγόμενη θερμότητα να μπορεί να μεταφερθεί σε όλο τον χρήσιμο όγκο της διεργασίας αντί να συσσωρεύεται γύρω από μεμονωμένους θερμαντήρες.
Ένα Πρακτικό Παράδειγμα Χαρτογράφησης θερμοκρασίας-
Εξετάστε μια ενδεικτική δεξαμενή χημικών με τέσσερις θέσεις μέτρησης:
| Σημείο μέτρησης | Παρατηρούμενη θερμοκρασία | Πιθανή ερμηνεία |
|---|---|---|
| Κοντά σε θερμάστρα | 68 μοίρες | Ισχυρή τοπική εισροή θερμότητας |
| Κέντρο της δεξαμενής | 62 μοίρες | Μερική ανάμειξη |
| Απέναντι τοίχος | 57 μοίρες | Ασθενής κυκλοφορία θερμότητας |
| Κοντά στην έξοδο της δεξαμενής | 60 μοίρες | Συνθήκη ενδιάμεσης ροής |
Εάν ο ελεγκτής έχει ρυθμιστεί στις 60 μοίρες και ο αισθητήρας βρίσκεται κοντά στην πρίζα, το σύστημα μπορεί να φαίνεται ότι λειτουργεί σωστά ακόμα κι αν η δεξαμενή περιέχει εύρος θερμοκρασίας 57–68 μοιρών.
Αυτό το παράδειγμα δείχνει γιατί η ακρίβεια του ελεγκτή από μόνη της δεν εγγυάται ομοιομορφία θερμοκρασίας.
Οι καταθέσεις μπορούν να αυξήσουν τη θερμική αντίσταση
Οι χημικές αποθέσεις στην επιφάνεια θέρμανσης μπορεί να περιπλέξουν περαιτέρω τη μεταφορά θερμότητας.
Ένα στρώμα απόθεσης εισάγει πρόσθετη θερμική αντίσταση μεταξύ του θερμαντικού στοιχείου και του υγρού. Καθώς αυτή η αντίσταση αυξάνεται, ο θερμαντήρας μπορεί να χρειάζεται μεγαλύτερη εσωτερική-προς-διαφορά θερμοκρασίας υγρού για να μεταφέρει την ίδια ισχύ.
Εάν η απόθεση είναι ανομοιόμορφη, διαφορετικά τμήματα του θερμαντήρα μπορούν να λειτουργήσουν υπό διαφορετικές θερμικές συνθήκες.
Επομένως, η τακτική επιθεώρηση και οι κατάλληλες διαδικασίες ελέγχου{0}}του λουτρού μπορεί να είναι σημαντικές για διεργασίες που είναι επιρρεπείς σε κρυστάλλωση, απολέπιση ή συσσώρευση χημικών.
Πώς να διορθώσετε την ανομοιόμορφη θέρμανση
Η αντιμετώπιση προβλημάτων θα πρέπει να εξετάζει το πλήρες θερμικό σύστημα αντί να αυξάνει αμέσως την ισχύ του θερμαντήρα.
Οι χρήσιμοι έλεγχοι περιλαμβάνουν:
Χαρτογράφηση θερμοκρασιών σε πολλές θέσεις δεξαμενών
Μέτρηση της πραγματικής κυκλοφορίας του υγρού
Επιθεώρηση της κατάστασης της επιφάνειας του θερμαντήρα
Έλεγχος της απόστασης του θερμαντήρα
Ανασκόπηση του χώρου θέρμανσης-στο-του τοίχου
Επιβεβαίωση της θέσης του αισθητήρα θερμοκρασίας-
Σύγκριση της πραγματικής συγκέντρωσης στο μπάνιο με τις προδιαγραφές της διαδικασίας
Έλεγχος εάν η ενεργή περιοχή θέρμανσης αντιστοιχεί στην απαιτούμενη ισχύ
Η αύξηση της ισχύος χωρίς τη διόρθωση της κακής κυκλοφορίας μπορεί να επιδεινώσει τις τοπικές διαφορές θερμοκρασίας.
Για έναPTFE θερμαντήρας εμβάπτισης, η ομοιόμορφη θέρμανση εξαρτάται από τη σχέση μεταξύ ισχύος, ενεργού επιφάνειας, κίνησης ρευστού, γεωμετρίας εγκατάστασης και στρατηγικής ελέγχου. Όταν αυτές οι παράμετροι σχεδιάζονται μαζί, οι διαφορές θερμοκρασίας μπορούν να μειωθούν χωρίς απλώς να προστεθεί υπερβολική ικανότητα θέρμανσης.
