Kā izvēlēties pareizo PFA sildītāja diametru noteiktai tvertnes deflektora atstatumam, lai uzturētu minimālo plūsmas apvada ātrumu?

Izkliedētās tvertnes tiek izmantotas sajaukšanai, ķīmiskām reakcijām un siltuma pārnesei, un telpa starp deflektoru un tvertnes sienu nodrošina plūsmas apvada kanālu. Lai nodrošinātu siltuma pārnesi un novērstu lokālu pārkaršanu, plūsmas ātrumam ir jābūt pietiekami lielam aiz sildītāja, ja šajā kanālā ir uzstādīts PFA sildītājs. Ūdens apkalpošanai PFA sildītājiem jābūt ar minimālo plūsmas apvada ātrumu 0,3-0,5 m/s, lai uzturētu PFA virsmas temperatūru 10 grādu robežās no tilpuma šķidruma pie normāla vatu blīvuma (3–5 W/cm2). Noteiktam deflektora atstatumam (attālumam starp deflektora malu un tvertnes sienu) sildītāja diametrs ir jāizvēlas tāds, lai apvada kanāla šķērsgriezuma laukums ap sildītāju būtu pietiekami liels, lai uzturētu ātrumu. Noteikums: sildītāja OD jābūt mazākam vai vienādam ar 50% no deflektora spraugas platuma. Maksimālais sildītāja OD ir 50 mm 100 mm atstarpei starp deflektoriem. Maksimālais sildītāja OD 50 mm atstatumam ir 25 mm. Plūsmu ierobežo lielāki sildītāji, kas samazina ātrumu un izraisa pārkaršanu.

Plūsmas apvada ātruma aprēķins
Ātrums deflektora spraugā ir v=Q / A ar Q tilpuma plūsmas ātrumu no maisītāja vai recirkulācijas sūkņa un A ir spraugas šķērsgriezuma laukums, ko neaizņem siltummainis. W=kopējais spraugas platums, D=sildītāja OD, H=tvertnes augstums (pieņemts, ka tas ir pilnībā iegremdēts). Brīvais laukums ir A _free=(W - D) × H . Kad D tuvojas W, A_free tuvojas 0 un ātrums dramatiski samazinās. Ja v ir lielāks vai vienāds ar 0,3 m/s, A_free ir jābūt lielākam vai vienādam ar Q / 0,3. Tipiskai tvertnei ar maisītāju, kas nodrošina Q=0.05 m3/s (3 m3/min), H=2 m, nepieciešamais A brīvais=0.05 / 0.3=0.167 m2. Tad (G - D) x 2=0.167. Tātad P - D=0.0835 m=83.5 mm. Ja W=150 mm, max D=150 - 83.5=66.5 mm. 65 mm sildītājs būtu piemērots. Ja W=100 mm, maksimālais D=100-83.5=16.5 mm-ļoti pieticīgs sildītājs. Šādā gadījumā sildītāju nav iespējams ievietot deflektora spraugā, tas ir jāpārvieto.

Dabiskās konvekcijas tvertnēs (bez sūkņa, bez maisītāja) plūsmas ātrumu ģenerē peldspēja. Maksimālais ātruma pieaugums gar sildītāju ir aptuveni v=√(2 × g × × ΔT × L), kur g=9.81 m/s2 ir termiskās izplešanās koeficients (0,0004/grādi ūdenim), ΔT ir temperatūras starpība starp sildītāja virsmu un tilpumu (10 grādi), un L ir sildītāja garums (1 m). v=√(2 × 9,81 × 0,0004 × 10 × 1)=√(0,0785)=0.28 m/s-vismaz. Ja jūs jebkādā veidā samazinat šo ātrumu, jūs riskējat pārkarst. Dabiskajai konvekcijai sildītāja diametram jābūt mazākam par vai vienādam ar 30% no deflektora spraugas platuma, lai izvairītos no aizrīšanās.

Sildītāja diametrs pret. Neiztrūkstošā atlases diagramma
Baffle Gap Width (mm) Flow Type Minimum Required v (m/s) Max Heater OD (mm) for v >= minIeteicamais sildītāja OD (mm) Piezīmes
50 Piespiedu (sūknis, maisītājs) 0.3 25 20–25 Cieši, bet iespējams 50 Dabiskā konvekcija 0.25 15 12–16 Ļoti mazs sildītājs
75 Piespiedu 0.3 40 32–38 Labi 75 Dabiski 0.25 22 20-25 Pieņemami 100 Piespiedu 0.3 58 50 Standarta 100 Dabiski 0.25 30 25 Labi 125 Piespiedu 0.3 83 75 iespējams liels sildītājs 150 Piespiedu 0.3 108 100 Tipiski lielām tvertnēm
200 Piespiedu 0.3 158 150 Var ievietot vairākus sildītājus
Liela izmēra sildītāja ietekme deflektora telpā
Ja sildītāja diametrs ir pārāk liels deflektora spraugai (D > 0,6 × W piespiedu plūsmai, D > 0,3 × W dabiskajai konvekcijai), tas rada trīs problēmas:

Plūsmas stagnācija: ātrums samazinās zem 0,2 m/s. Siltuma pārneses koeficients h tiek samazināts no 500 – 1 000 W/m 2 K līdz 100 – 300 W/m 2 K. Pie nemainīga vatu blīvuma PFA virsmas temperatūra paaugstinās par 20-50 grādiem.

Lokalizēta pārkaršana: karstākais punkts ir lejpus sildītāja (pamodā). Temperatūras starpība augšpus un lejpus var sasniegt pat 20–30 grādus, kas izraisa nevienmērīgu termisko spriegumu.

2.2. Paātrināta mērogošana Zems ātrums ļauj daļiņām un burbuļiem pielipt pie sildītāja, kā rezultātā veidojas katlakmens un bioplēve. Vēl vairāk siltuma pārneses tiek zaudēta mērogā, radot pozitīvu atgriezenisko saiti.

Milzīga sildītāja lauka pārbaude deflektora spraugā parāda noteiktu modeli; dzeltenīgi vai brūni PFA lejtecē ar baltu zvīņu nogulsnēm. Augšējā puse var izskatīties normāli. Ja redzat šo rakstu, jūsu sildītājs ir pārāk liels, lai sprauga būtu pārāk liela.

Uzstādīšanas iespējas, ja atstarpe ir pārāk maza
Ja nepieciešamais sildītāja diametrs ir lielāks par maksimālo pieļaujamo deflektora spraugā, tiek ieteikti šādi risinājumi:

Sildītāja pārvietošana: novietojiet sildītāju tvertnes centrā (attālumā no deflektoriem) vai recirkulācijas cilpā. Plūsmas ātrums montāžas centrā bieži ir lielāks nekā deflektora spraugās.

Izmantojiet daudz mazāku sildītāju Izmantojiet divus 25 mm sildītājus, nevis vienu 50 mm sildītāju. Katram mazākam sildītājam ir samazināts plūsmas ierobežojums, taču kopējais virsmas laukums (un jauda) var būt vienāds.

palielināt deflektora atstarpi Ja tvertnes dizains atļauj, palieliniet W, pārbīdot deflektorus vai samazinot deflektora malas. Palielinot attālumu par 25 mm, var pievienot 50 mm sildītāju, kur iepriekš derēja tikai 32 mm.

Pievienojiet plūsmas paātrinātāju: izplūdes vai strūklas sprausla deflektora spraugā palielina vietējo ātrumu. Sprausla izmanto daļu sūkņa enerģijas, bet atgūst siltuma pārnesi.

Lauka piemērs:
5000 L maisīšanas tvertne ar deflektora atstarpi 80 mm. Iekārta uzbūvēja 63 mm PFA sildītāju (79% atstarpe). Izmērītais plūsmas ātrums=0.12 m/s. Sildītājs tika palielināts-3 mēnešu laikā. PFA virsmas temperatūra bija 115 grādi 70 grādu ūdenī (paaugstināšanās par 45 grādiem). Iekārta nomainīja divus 25 mm sildītājus (vienāda kopējā jauda) katrā deflektora pusē. Ātrums ap katru sildītāju bija 0,35 m/s. Mērogojums tika samazināts un virsmas temperatūra pazemināta līdz 85 grādiem, un sildītāja kalpošanas laiks palielinājās no 6 mēnešiem līdz 5 gadiem. Divi sildītāji maksā vairāk (2x500=500=1 000) nekā viens 63 mm sildītājs (800 ASV dolāri), taču ilgāks kalpošanas laiks un mazāks dīkstāves laiks atmaksājās 18 mēnešos.

Secinājums: sildītāja OD mazāks vai vienāds ar 0,5 * deflektora sprauga piespiedu plūsmai
PFA sildītājam deflektora spraugā sildītāja diametrs jāizvēlas tā, lai OD būtu mazāks vai vienāds ar 0,5 deflektora spraugas platumu (W) piespiedu plūsmai (sūknēšanai vai maisījumam) un OD būtu mazāks vai vienāds ar 0,3 W dabiskai konvekcijai. Tas nodrošina pietiekami daudz brīvas platības, lai uzturētu minimālo plūsmas apvedceļa ātrumu 0,3 m/s (piespiedu kārtā) vai 0,25 m/s (dabiski). Liela izmēra sildītāji slāpē plūsmu, kā rezultātā samazinās ātrums, augsta virsmas temperatūra, palielinās mērogošana un agrīna atteice. Izmēriet atstarpi, nosakiet maksimālo pieļaujamo OD un atbilstoši izvēlieties Ja vajadzīgā OD ir ārpus robežas, pārvietojiet sildītāju vai izmantojiet vairākus sīkus sildītājus. Deflektora telpa ir paredzēta plūsmai, nevis lielākā sildītāja ievietošanai. ievērojiet atstarpi, izmēra sildītāju, saglabājiet plūsmu. Piešķiriet savam sildītājam kalpošanas gadus un paldies.