Kas izraisa lokalizētus karstos punktus ap PTFE iegremdējamiem sildītājiem un kā tos novērst?

Detaļām, kas tiek apstrādātas noteiktās tvertnes daļās, ir degšanas, krāsas maiņas vai ātrāka piesārņojuma pazīmes, turpretim tās pašas daļas citās tvertnes daļās atbilst standartiem. Termiskā kartēšana, izmantojot termopāru komplektu vai infrasarkano attēlveidošanu, parāda, ka temperatūra mainās par 15–25 grādiem 150 mm robežās no PTFE iegremdējamā sildītāja apvalka. Sildītājs darbojas tā nominālajos ierobežojumos, tomēr lokāla pārkaršana turpinās. Procesu inženieriem un tvertņu dizaineriem ir jāatrod šķidruma -dinamiskie mehānismi, kas rada problēmu, un pēc tam jāveic īpašas izmaiņas cirkulācijā, lai normalizētu temperatūru un aizsargātu produkta kvalitāti.

Stāvākos termiskos gradientus izraisa liels vatu blīvums uz sildītāja virsmas. PTFE apvalki uztur āra temperatūru zem 150 grādiem, bet, ja jauda ir vērsta uz nelielu virsmas laukumu, robežslāņa temperatūra ātri paaugstinās. Jebkurā stagnējošā vietā šķidruma slānis, kas atrodas blakus apvalkam, tuvojas apvalka temperatūrai, bet lielais šķidrums paliek vēsāks. Lokalizēta pārkaršana iznīcina siltuma-jutīgās ķīmiskās vielas, liek uz sildītāja nekavējoties uzkrāties katlakmens un saīsina PTFE kalpošanas laiku, pakļaujot tam atkārtotu termisko stresu.

Sajaukšana nenotiek labi, ja plūsma nav vienmērīgi sadalīta. Uzkarsētais šķidrums paceļas gar apvalku, bet tas neizplatās pa visu tvertni. Ja neveicināsit plūsmu, siltais slānis uzkrāsies kabatās pie sildītāja vai uz virsmas, atstājot apakšējās zonas nepietiekami apsildāmas. Šo kustību izraisa tikai dabiskā konvekcija, taču tās ātrums joprojām ir zems, -parasti mazāks par 0,1 m/s šķidrumos ar mērenu viskozitāti-, tāpēc tā nevar šķērsot tvertnes ģeometrijas vai viskozitātes barjeras. Rezultāts izskatās kā karstie punkti, kas paliek tajā pašā vietā, kur produkts pieskaras.

Lēmumi par to, kur novietot sildītājus, pasliktina problēmu. Ja pārāk daudz vienību ir uzstādītas pārāk tuvu viena otrai, tās rada pārklājošus termiskās barjeras slāņus, kas stiprina viens otru starp elementiem. Novietojot kaut ko tuvāk par 200 mm no tvertnes sienām vai konstrukcijas elementiem, atgriešanās plūsmas ceļi tiek apgrūtināti, radot nedzīvas zonas recirkulācijai. Abos iestatījumos plānotā vienmērīgā siltuma padeve sadalās nelielās pārkaršanas zonās, ko termiskā kartēšana vienmēr uztver.

Dabiskā konvekcija ir laba, lai sākotnēji vienmērīgi sadalītu siltumu, taču tā arī rada stabilus, stratificētus slāņus tvertnēs, kas ir augstas vai ar minimālu satraukumu. Siltāks, mazāk blīvs šķidrums paliek virs vēsākiem slāņiem, radot vertikālus gradientus 5–10 grādus uz metru. Šie slāņi paliek kopā, līdz ārējais enerģijas avots iznīcina blīvuma saskarni. Temperatūras nevienmērība, kas rodas, ir tieši saistīta ar produkta trūkumiem, kas tika novēroti noteiktos tvertnes kvadrantos.

Praktiskā cirkulācijas palielināšana atbrīvo no šiem mehānismiem to avotā. Kad lāpstiņriteņi ir novietoti sildītāja augšpusē vai sānos, tie nodrošina turbulentu plūsmu, kas pastāvīgi slauka sildītāja virsmu un sajauc šķidrumu ar lielāko tilpumu. Recirkulācijas sūkņi ir kontrolēta, zema-bīdes iespēja. Pieticīga recirkulācijas sūkņa pievienošana, kas velk no apakšas un atgriežas augšpusē, ir tipisks veids, kā novērst noslāņošanos. Tas dažu minūšu laikā sadala blīvuma slāņus un izlīdzina temperatūru.

Vatu blīvuma samazināšana iet roku rokā ar cirkulācijas uzlabošanu. Garāki sildelementi vai vairākas mazāka -vatu-blīvuma vienības izplata tādu pašu jaudas daudzumu lielākā platībā, kas padara temperatūras atšķirības starp virsmu un šķidrumu vienmērīgākas. Esošo sildītāju pārvietošana uz tvertnes viduslīniju un prom no barjerām atjauno tīrus plūsmas kanālus un novērš robežslāņa iestrēgšanu. Stratēģiskās deflektori palīdz vēl vairāk pārvietot šķidrumu pa karstām virsmām. Faktiski stratēģiski novietots vienkāršs deflektors var atbrīvoties no karstās zonas, kas pastāvīgi atgriežas, novirzot plūsmu pa sildītāja virsmu.

Šo piesardzības pasākumu ieviešanas process sākas ar dizainu. Skaitļošanas šķidruma dinamikas modelēšana var pateikt, cik ātri un cik karsti lietas būs pirms to izgatavošanas. Tas ļauj atrast labākās vietas sildītājam, sūknim, deflektoram un maisīšanas ātrumam. Pēc uzstādīšanas termiskā kartēšana parāda, ka darba tilpums ir vienmērīgs ± 2 grādu robežās. Regulāra pār{5}}kartēšana pēc procesa izmaiņām, piemēram, viskozitātes vai šķidruma līmeņa izmaiņām, uzlabo veiktspēju.

Tā vietā, lai tikai slēptu simptomus, samazinātu vatu blīvumu, pārvietotu sildītājus un uzstādītu deflektorus vai sūkņus, novērsiet šķidruma -dinamiskās problēmas. Tātad lokāla pārkaršana, termiskā kartēšana, plūsmas sadalījums, dabiskā konvekcija un cirkulācijas palielināšana veido visu sistēmu vienmērīgas temperatūras uzturēšanai. Pat sarežģītās situācijās, kad ir iesaistīti augstas-viskozitātes šķidrumi, milzīgs tvertnes tilpums vai stingri produkta kritēriji, temperatūras konsekvenci var panākt, izmantojot pareizo dizainu un izvietojumu. Procesu inženieri un tvertņu projektētāji, kas izmanto šos noteikumus, pārvērš iespējamās kvalitātes problēmas un sildītāja bojājumus par vienmērīgu, atkārtojamu termisko veiktspēju visās PTFE iegremdējamā sildītāju iekārtās.