Šta uzrokuje lokalizirane vruće točke oko PTFE imerzionih grijača i kako ih eliminirati?

Dijelovi koji se obrađuju u određenim dijelovima spremnika pokazuju znakove gorenja, promjene boje ili bržeg prljanja, dok isti dijelovi u drugim dijelovima spremnika odgovaraju standardima. Termičko mapiranje korištenjem seta termoparova ili infracrvenog snimanja pokazuje da se temperatura mijenja za 15-25 stepeni unutar 150 mm od PTFE omotača grijača. Grijač radi u okviru svojih nominalnih ograničenja, ali lokalizirano pregrijavanje se stalno događa. Procesni inženjeri i dizajneri rezervoara moraju pronaći-dinamičke mehanizme koji uzrokuju problem, a zatim izvršiti specifične promjene u cirkulaciji kako bi se temperatura vratila u normalu i zaštitio kvalitet proizvoda.

Najstrmiji termički gradijenti su uzrokovani velikom gustoćom vata na površini grijača. PTFE omoti održavaju vanjsku temperaturu ispod 150 stepeni, ali kada je snaga fokusirana na malu površinu, temperatura graničnog sloja brzo raste. U bilo kojoj stagnirajućoj oblasti, sloj fluida pored omotača približava se temperaturi omotača, dok rasuti fluid ostaje hladniji. Lokalizirano pregrijavanje uništava hemije osjetljive na toplinu{4}}, uzrokuje da se kamenac odmah nakuplja na grijaču i skraćuje vijek trajanja PTFE-a podvrgavajući ga stalnom termičkom stresu.

Mešanje se ne dešava dobro kada protok nije ravnomerno raspoređen. Zagrijana tekućina se diže duž omotača, ali se ne širi kroz cijeli rezervoar. Ako ne podstičete protok, topli sloj će se nakupiti u džepovima u blizini grijača ili na površini, ostavljajući donje zone nedovoljno zagrijanim. Ovo kretanje je uzrokovano samo prirodnom konvekcijom, ali njegova brzina je još uvijek niska-obično manja od 0,1 m/s u fluidima umjerenog viskoziteta-tako da ne može proći kroz geometriju rezervoara ili barijere viskoznosti. Rezultat izgleda kao vruće tačke koje ostaju na istom mjestu gdje proizvod dodiruje.

Odluke o tome gdje postaviti grijače pogoršavaju problem. Kada je previše jedinica postavljeno preblizu jedna drugoj, one stvaraju preklapajuće slojeve termalne barijere koji jačaju jedni druge između elemenata. Postavljanje bilo čega bliže od 200 mm zidovima rezervoara ili elementima konstrukcije otežava rad povratnih puteva, što stvara mrtve zone za recirkulaciju. U oba podešavanja, planirani ravnomjerni unos topline se raspada na male oblasti pregrijavanja koje termalno mapiranje uvijek pokupi.

Prirodna konvekcija je dobra za ravnomjerno širenje topline u početku, ali također stvara stabilne, slojevite slojeve u spremnicima koji su visoki ili imaju minimalno miješanje. Toplija, manje gusta tečnost ostaje iznad hladnijih slojeva, stvarajući vertikalne gradijente od 5-10 stepeni po metru. Ovi slojevi ostaju zajedno sve dok vanjski izvor energije ne uništi sučelje gustine. Temperaturna neujednačenost koja rezultira direktno je povezana sa nedostacima proizvoda koji su uočeni u određenim kvadrantima rezervoara.

Praktično povećanje cirkulacije oslobađa se ovih mehanizama na njihovom izvoru. Kada su impeleri postavljeni na gornju ili bočnu stranu grijača, oni osiguravaju turbulentan tok koji neprestano briše površinu grijača i miješa tekućinu sa zapreminom. Recirkulacione pumpe su kontrolisana, niska-opcija smicanja. Dodavanje skromne recirkulacijske pumpe koja vuče odozdo i vraća se prema vrhu tipičan je način rješavanja stratifikacije. Ovo razbija slojeve gustine i izjednačava temperaturu za nekoliko minuta.

Smanjenje gustoće vata ide ruku pod ruku s poboljšanjem cirkulacije. Duži grijaći elementi ili nekoliko jedinica niže gustine -vat- raspoređuju istu količinu snage na veću površinu, što čini temperaturne razlike između površine i fluida ravnomjernijim. Pomicanje postojećih grijača prema središnjoj liniji spremnika i dalje od barijera vraća čiste kanale protoka i sprječava zaglavljivanje graničnog sloja. Strateške pregrade pomažu da se tečnost još više pomera preko vrućih površina. U stvari, strateški postavljena jednostavna pregrada može se riješiti vrućeg područja koje se stalno vraća preusmjeravanjem protoka preko površine grijača.

Proces sprovođenja ovih mjera opreza počinje s dizajnom. Računarsko modeliranje dinamike fluida može vam reći koliko će stvari biti brze i vruće prije nego što ih napravite. Ovo vam omogućava da pronađete najbolja mjesta za grijač, pumpu, pregradu i brzinu miješanja. Nakon ugradnje, termičko mapiranje pokazuje da je radna zapremina ujednačena unutar ±2 stepena. Redovno ponovno{5}}mapiranje nakon promjena u procesu, kao što su promjene viskoziteta ili nivoa tečnosti, održava performanse na visokom nivou.

Umjesto samo prikrivanja simptoma, smanjenje gustine u vatima, pomicanje grijača i ugradnja pregrada ili pumpi rješavaju-dinamičke probleme fluida. Dakle, lokalizirano pregrijavanje, termalno mapiranje, distribucija protoka, prirodna konvekcija i povećanje cirkulacije čine cijeli sistem za održavanje ravnomjerne temperature. Čak iu teškim situacijama kada su uključene tečnosti visokog{3}}viskoziteta, ogromne zapremine rezervoara ili strogi kriterijumi proizvoda, konzistentnost temperature može se postići pravilnim dizajnom i postavljanjem. Procesni inženjeri i dizajneri rezervoara koji koriste ova pravila pretvaraju moguće probleme s kvalitetom i oštećenja grijača u ujednačene, ponovljive termičke performanse u svim PTFE instalacijama grijača.