Kako odabrati ispravan prečnik PFA grijača za dati razmak između pregrada rezervoara kako bi se održala minimalna brzina obilaznice?

Rezervoari sa pregradama se koriste za mešanje, hemijske reakcije i prenos toplote, a prostor između pregrade i zida rezervoara obezbeđuje zaobilazni kanal protoka. Da bi se osigurao prijenos topline i spriječilo lokalizirano pregrijavanje, brzina protoka mora biti dovoljno velika pored grijača ako je PFA grijač instaliran u ovom kanalu. Za opskrbu vodom, PFA grijači bi trebali imati minimalnu premosnu brzinu protoka od 0,3-0,5 m/s kako bi održali površinsku temperaturu PFA unutar 10 stepeni rasutog fluida pri normalnoj gustoći u vatima (3-5 W/cm2). Za određeni razmak pregrade (udaljenost između ruba pregrade i stijenke spremnika), prečnik grijača mora biti odabran tako da površina poprečnog presjeka zaobilaznog kanala oko grijača bude dovoljno velika da izdrži brzinu. Pravilo: vanjski vanjski dio grijača treba biti manji ili jednak 50% širine otvora pregrade. Maksimalni OD grijača je 50 mm za razmak od 100 mm između pregrada. Maksimalni vanjski vanjski dio grijača za razmak od 50 mm je 25 mm. Protok je sužen većim grijačima, što smanjuje brzinu i uzrokuje pregrijavanje.

Proračun obilazne brzine protoka
Brzina u zazoru pregrade je v=Q / A sa Q zapreminski protok iz miješalice ili recirkulacijske pumpe i A površina poprečnog presjeka zazora koji nije zauzet izmjenjivačem topline. W=ukupna širina razmaka, D=vanjski dio grijača, H=visina rezervoara (pretpostavlja se da je potpuno uronjen). Slobodno područje je A _slobodno=(W - D) × H . Kada se D približi W, A _free se približava 0 i brzina se dramatično smanjuje. Za v Veće ili jednako 0,3 m/s, A_free mora biti veće ili jednako Q / 0,3. Za tipičan rezervoar sa mešalicom koja isporučuje Q=0.05 m3/s (3 m3/min), H=2 m, potrebno A slobodno=0.05 / 0.3=0.167 m2. Zatim (Š - D) x 2=0.167. Dakle Š - D=0.0835 m=83.5 mm. Ako je W=150 mm, max D=150 - 83.5=66.5 mm. 65 mm grijač bi bio u redu. Ako je W=100 mm, maksimalno D=100-83.5=16.5 mm-vrlo skroman grijač. U ovom slučaju nemoguće je staviti grijač u otvor pregrade, mora se pomjeriti.

U slučaju rezervoara sa prirodnom konvekcijom (bez pumpe, bez mešalice) brzina protoka se generiše uzgonom. Maksimalno povećanje brzine duž grijača je oko v=√(2 × g × × ΔT × L), gdje je g=9.81 m/s2 koeficijent termičke ekspanzije (0,0004/ stepen za vodu), ΔT je temperaturna razlika između površine grijača i mase (10 stepeni), a L je dužina grijača (1 m). v=√(2 × 9,81 × 0,0004 × 10 × 1)=√(0,0785)=0.28 m/s-najmanje. Ako na bilo koji način smanjite ovu brzinu, rizikujete od pregrijavanja. Za prirodnu konvekciju, prečnik grejača treba da bude manji ili jednak 30% širine otvora pregrade kako bi se izbeglo gušenje.

Promjer grijača u odnosu na. Tabela za odabir pregrade
Baffle Gap Width (mm) Flow Type Minimum Required v (m/s) Max Heater OD (mm) for v >= min Preporučeni vanjski vanjski dio grijača (mm) Napomene
50 Prisilna (pumpa, mješalica) 0.3 25 20–25 Čvrsta, ali izvodljiva 50 Prirodna konvekcija 0.25 15 12–16 Vrlo mali grijač
75 Prisilno 0.3 40 32–38 Dobro 75 Prirodno 0.25 22 20-25 Prihvatljivo 100 Prisilno 0.3 58 50 Standardno 100 Prirodno 0.25 30 25 OK 125 Prisilno 0.3 83 75 veliki grijač moguć 150 Prisilno 0.3 108 100 Tipično za velike rezervoare
200 Forced 0.3 158 150 Može stati više grijača
Efekti prevelikog grijača u prostoru pregrade
Ako je promjer grijača prevelik za otvor između pregrade (D > 0,6 × W za prisilno strujanje, D > 0,3 × W za prirodnu konvekciju) to stvara tri problema:

Stagnacija protoka: brzina pada ispod 0,2m/s. Koeficijent prolaza toplote h se smanjuje sa 500 – 1 000 W/m 2 K na 100 – 300 W/m 2 K. Sa konstantnom gustinom wata, temperatura površine PFA se povećava za 20-50 stepeni.

Lokalizirano pregrijavanje: Najtoplija tačka je nizvodno od grijača (u toku) Temperaturna razlika uzvodno i nizvodno može doseći čak 20-30 stepeni, što dovodi do ne-ujednačenog termičkog naprezanja.

2.2 Ubrzano stvaranje kamenca Mala brzina dozvoljava česticama i mjehurićima da se zalijepe za grijač, što rezultira stvaranjem kamenca i biofilma. Još više prijenosa topline se gubi na skali, stvarajući pozitivnu povratnu petlju.

Terenska inspekcija ogromnog grijača u međuprostoru pokazuje definitivan obrazac; požutjeli ili smeđi PFA na nizvodnoj strani, sa bijelim naslagama kamenca. Uzvodna strana može izgledati normalno. Ako vidite ovaj uzorak, vaš grijač je prevelik za prazninu.

Opcije instalacije kada je razmak premali
Ako je potrebni promjer grijača veći od maksimalno dozvoljenog u zazoru pregrade, predlažu se sljedeća rješenja:

Premjestite grijač: Postavite grijač u sredinu spremnika (dalje od pregrada) ili u recirkulacijsku petlju. Brzina protoka u središnjoj montaži je često veća nego u pregradama.

Koristite mnogo manjih grijača Koristite dva grijača od 25 mm umjesto jednog grijača od 50 mm. Svaki manji grijač ima smanjeno ograničenje protoka, ali ukupna površina (i snaga) može biti ista.

povećajte razmak između pregrade Ako dizajn rezervoara dozvoljava, povećajte W pomicanjem pregrada ili smanjenjem rubova pregrade. Povećanjem razmaka za 25 mm, može se dodati grijač od 50 mm gdje prije stane samo 32 mm.

Dodajte akcelerator protoka: eduktor ili mlaznica u otvoru pregrade povećavaju lokalnu brzinu. Mlaznica koristi nešto energije pumpe, ali obnavlja prijenos topline.

Primjer polja:
Rezervoar za mešanje od 5.000 L sa pregradnim razmakom od 80 mm. Postrojenje je izgradilo 63 mm PFA grijač (79% jaz). Izmjerena brzina protoka=0.12 m/s. Grijač je povećan-u roku od 3 mjeseca. Temperatura površine PFA bila je 115 stepeni u vodi od 70 stepeni (povećanje od 45 stepeni). Postrojenje je zamijenilo dva grijača od 25 mm (jednake ukupne snage) sa svake strane pregrade. Brzina oko svakog grijača je bila .35 m/s. Smanjen je kamenac i temperatura površine spuštena na 85 stepeni, a životni vek grejača je povećan sa 6 meseci na 5 godina. Dva grijača koštaju više (2x500=500=1,000) od jednog grijača od 63 mm (800 USD), ali duži vijek trajanja i manje zastoja isplatili su se za 18 mjeseci.

Zaključak: OD grijača manji ili jednak 0,5 * Zazor za prinudni protok
Za PFA grijač u zazoru pregrade, prečnik grijača treba odabrati tako da je OD manji ili jednak 0,5 širine pregrade (W) za prisilni protok (pumpani ili uznemireni), a OD manji ili jednak 0,3 W za prirodnu konvekciju. Ovo daje dovoljno slobodnog prostora za održavanje minimalne brzine protoka od 0,3 m/s (prisilno) ili 0,25 m/s (prirodno). Preveliki grijači guše protok, što dovodi do slabe brzine, visoke površinske temperature, povećanog kamenca i ranog kvara. Izmjerite razmak, odredite maksimalnu dozvoljenu OD i odaberite odgovarajuće Ako je traženi OD izvan granice, pomaknite grijač ili koristite nekoliko malih grijača. Prostor za pregradu služi za protok, a ne za guranje najvećeg grijača unutra. poštujte razmak, dimenzionirajte grijač, održavajte protok. Dajte svom grijaču godine rada i hvala vam.