Хімічний завод встановив чотири занурювальні нагрівачі з PTFE в резервуар для травлення об’ємом 2000 - літрів, щоб забезпечити потужність нагріву 16 кВт. Обігрівачі були встановлені на двох протилежних стінах, по два обігрівачі на кожній стіні. Обігрівачі на кожній стіні були розташовані на відстані 60 мм один від одного. Протягом шести місяців на внутрішніх нагрівачах-, які були звернені один до одного через щілину, по краях з’явилися пухирі з ПТФЕ, тоді як зовнішні нагрівачі залишалися в хорошому стані. Зазор між нагрівачами був занадто вузьким для адекватного потоку.
Відстань між елементами є критичним параметром конструкції, коли в одному резервуарі встановлено декілька занурювальних нагрівачів з PTFE. Відстань визначає, чи може рідина вільно протікати між нагрівачами, чи зазор стає застійною зоною, де накопичується тепло, а нагрівачі перегріваються.
Чому відстань між елементами має значення
Кожен занурювальний нагрівач з PTFE створює тепловий шлейф, який піднімається вздовж його оболонки. Коли два обігрівача встановлені близько один до одного, їх шлейфи взаємодіють. Якщо щілина достатньо широка, шлейфи піднімаються незалежно, втягуючи прохолодну рідину знизу та підтримуючи потік уздовж обох поверхонь. Якщо щілина занадто вузька, шлейфи зливаються, і потік між нагрівачами стає обмеженим.
У вузькому зазорі рідина нагрівається з обох сторін. Він піднімається швидше, ніж рідина на зовнішніх поверхнях. Зазор стає димоходом із сильним висхідним потоком, але потік на поверхнях оболонки може бути нерівномірним. Нижня частина зазору може бути позбавлена потоку, тоді як верхня частина має високу швидкість. Нерівномірний потік створює гарячі точки на нижніх ділянках облицьованих поверхонь.
| Відстань обігрівача | Потік між нагрівачами | Ефект димоходу | Ризик гарячої точки | Рекомендоване застосування |
|---|---|---|---|---|
| <30 mm | Бідний | Сильний | Дуже високий | Не рекомендується |
| 30–50 мм | Помірний | Помірний | Високий | Тільки низька щільність ват |
| 50–80 мм | добре | Помірний | Низький | Більшість додатків |
| 80–120 мм | Чудово | Слабкий | Дуже низький | Висока щільність ват |
| >120 мм | Чудово | Жодного | Дуже низький | Великі баки |
Відстань між нагрівачами та її вплив на потік і ризик гарячих точок
Ефект димаря
Коли дві нагріті оболонки стикаються один з одним, щілина між ними діє як димохід. Рідина в зазорі нагрівається з обох сторін, стає менш щільною і піднімається. Охолоджуюча рідина забирається знизу. Ефект димоходу може бути корисним, якщо щілина достатньо широка, щоб забезпечити плавний потік, але може бути шкідливою, якщо щілина занадто вузька.
У вузькій щілині ефект димоходу сильний, але потік нерівномірний. Рідина прискорюється, коли вона піднімається, і перепад тиску в нижній частині зазору обмежує приплив холодної рідини. Нижня частина зазору отримує менший потік, і нагрівачі там працюють сильніше.
Рекомендації щодо відстаней для різних конфігурацій обігрівача
Рекомендована відстань залежить від орієнтації нагрівача, щільності ват і властивостей рідини.
Для вертикальних обігрівачів один навпроти одного рекомендована мінімальна відстань 50 мм для низької щільності (0,8–1,0 Вт/см²) і 80 мм для вищої щільності (1,2–1,5 Вт/см²). Відстань слід вимірювати між поверхнями оболонок, а не між монтажними кронштейнами.
Для обігрівачів, встановлених поруч на одній стіні, відстань може бути меншою, оскільки обігрівачі не стоять один проти одного. Зазору 30–40 мм достатньо, щоб уникнути теплових перешкод між сусідніми обігрівачами на одній стіні.
Для горизонтальних обігрівачів, встановлених вертикально, відстань має становити принаймні 100 мм, щоб тепловий шлейф із нижнього нагрівача міг вийти, не захоплюючись верхнім нагрівачем.
| Конфігурація нагрівача | Рекомендований інтервал | Мінімальний інтервал | Примітки |
|---|---|---|---|
| Вертикальні, один навпроти одного, низький WD | 50–80 мм | 40 мм | Виміряйте між оболонками |
| Вертикальні, один навпроти одного, високий WD | 80–120 мм | 60 mm | Вищий WD потребує більше місця |
| Вертикально, поруч одна стіна | 30–50 мм | 25 мм | Нагрівачі не стоять один навпроти одного |
| Горизонтальні, штабельовані | 100–150 мм | 80 мм | Шлейф повинен втекти |
| Вертикальний, перпендикулярний | 40–60 мм | 30 мм | Плюми менше взаємодіють |
Інструкції щодо відстаней для кількох конфігурацій занурювального нагрівача з PTFE
Вплив інтервалу на однорідність температури
Відстань між елементами впливає не тільки на температуру поверхні оболонки, але й на рівномірність температури в баку. Нагрівачі, розташовані надто близько, створюють між собою локальну гарячу зону. Рідина в цій зоні гарячіша, ніж маса, і заготовки, що проходять через цю зону, можуть пере-нагріватися.
Обігрівачі, розташовані на великій відстані, розподіляють тепло більш рівномірно. Шлейфи від кожного нагрівача піднімаються незалежно і змішуються з основною рідиною. Температура в резервуарі більш рівномірна.
| Інтервал | Місцева гаряча зона | Об’ємна однорідність температури | Вплив на якість заготовки |
|---|---|---|---|
| <30 mm | Сильний | Погано (±3–5 градусів) | Видима варіація |
| 30–50 мм | Помірний | Середній (±2–3 градуси) | Незначна варіація |
| 50–80 мм | Слабкий | Добре (±1–2 градуси) | Незначний |
| >80 мм | Жодного | Відмінно (±0,5–1 градус) | Жодного |
Відстань між елементами та її вплив на рівномірність температури та якість заготовки
Коли інтервал не можна збільшити
Якщо резервуар не може вмістити більшу відстань між нагрівачами, можна зменшити кількість нагрівачів, зменшити щільність ват або використати іншу конфігурацію нагрівача. Один великий обігрівач із великою площею поверхні може бути кращим, ніж кілька близько розташованих обігрівачів.
Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з оптимізованою відстанню для бака та процесу усуває основну причину обмеження потоку між нагрівачами. Процес специфікації вимагає розмірів резервуара, кількості нагрівачів, орієнтації нагрівача, щільності ват і необхідної потужності. Для об’єктів із кількома нагрівачами в одному резервуарі цей-спеціальний підхід покращує потік між нагрівачами та подовжує термін їх служби.
