Нова хімічна ванна може підтримувати правильну температуруPTFE занурювальний нагрівачвстановлено, але поступово нагрівається повільніше після місяців виробництва. Однією з можливих причин є накопичення відкладень на поверхні нагріву.
Кристали, накип, продукти реакції або зважені тверді речовини можуть утворювати шар на поверхні PTFE. Навіть коли нагрівач продовжує споживати звичайний електричний струм, додатковий тепловий опір може зменшити ефективну теплопередачу в технологічну рідину.
Як відкладення змінюють теплообмін
Поверхня нагрівача повинна передати теплову енергію через кілька шарів, перш ніж енергія досягне основної рідини.
Спрощене відношення це:
Q=ΔT/Rзаг
деQце теплопередача,ΔT– загальна різниця температур, аRtotalявляє собою комбінований термічний опір.
Коли утворюється шар відкладень, створюється додатковий опір.
Така сама електрична потужність може вимагати більшої різниці температур між нагрівальним елементом і рідиною для передачі тепла з початковою швидкістю.
Це пояснює, чому обігрівач може залишатися електрично функціональним, тоді як продуктивність обігріву погіршується.
Чому деякі хімічні ванни утворюють більше відкладень
Утворення відкладень значною мірою залежить від хімічного процесу.
Загальні умови сприяння включають:
Висока хімічна концентрація
Місцеве випаровування
Кристалізація
Завислі речовини
Реакції преципітації
Погана циркуляція ванни
Надмірне місцеве опалення
Неналежний догляд за ванною
Таким чином, резервуар може мати відкладення, навіть якщо масова концентрація хімічних речовин залишається в межах нормального діапазону виробництва.
Місцеві умови безпосередньо навколо нагрівача можуть відрізнятися від середніх умов у баку.
Місцева температура може прискорити осадження
Коли циркуляція навколо нагрівача слабка, рідина, що безпосередньо оточує поверхню нагріву, може стати гарячішою, ніж об’ємна ванна.
Це може створити умови, сприятливі для осадження або кристалізації в деяких процесах.
Співвідношення між потужністю нагріву та площею поверхні є корисною відправною точкою:
q = P/A
деqсередній тепловий потік,P- потужність нагрівача, аAє активною зоною обігріву.
Розглянемо наочне порівняння:
| Стан обігрівача | потужність | Активна зона | Середній тепловий потік | Потенційний тепловий ефект |
|---|---|---|---|---|
| Розведене опалення | 10 кВт | 1.0 m² | 10 кВт/м² | Нижче середнє локальне навантаження |
| Концентроване опалення | 10 кВт | 0.5 m² | 20 кВт/м² | Більше середнє місцеве навантаження |
| Зменшена ефективна площа | 10 кВт | 0.4 m² | 25 кВт/м² | Більша теплова концентрація |
Ці значення є ілюстративними та не встановлюють універсальні робочі межі PTFE.
Депозити можуть створити ефект зворотного зв’язку
Утворення відкладень може стати-самопідсилювальним.
Послідовність може виглядати так:
Початковий відклад → вищий термічний опір → вища локальна температура поверхні → більша тенденція до відкладення → товщі відкладення
Фактичний механізм залежить від хімічної системи, тому цю послідовність не слід припускати для кожного процесу.
Однак, коли ефективність обігріву поступово знижується, а вхідна електроенергія залишається стабільною, під час усунення несправностей слід враховувати забруднення поверхні.
Обіг впливає на розподіл вкладів
Нагрівач, розташований у застійній зоні, може накопичувати відкладення інакше, ніж той, що знаходиться на шляху сильної циркуляції.
Погана циркуляція може дозволити зваженому матеріалу залишатися біля поверхні нагріву протягом більш тривалого часу.
Навпаки, надмірний потік може створити інші проблеми процесу, такі як бризки або нестабільні умови поверхні.
Корисною метою є контрольована циркуляція, яка постійно замінює рідину, що оточує поверхню нагріву, не порушуючи процес.
Чому збільшення потужності обігрівача може не вирішити проблему
Припустимо, для підтримки температури баку спочатку потрібно 8 кВт. Після утворення значних відкладень той самий нагрівач працює безперервно, але температура ванни починає падати.
Збільшення електроенергії може здатися очевидним рішенням.
Однак, якщо шар відкладення є граничним термічним опором, додаткова потужність може підвищити температуру основної нагрівальної структури без пропорційного покращення теплопередачі у ванну.
Краща реакція може включати огляд, очищення, хімічний контроль, поліпшення циркуляції або заміну нагрівача залежно від причини та характеристик відкладень.
Як виявити втрату продуктивності-, пов’язану з депозитом
Кілька операційних тенденцій можуть дати корисні підказки.
Типовий шаблон може включати:
Довший час нагрівання при запуску
Збільшений відсоток роботи обігрівача
Повільніше відновлення температури після навантаження
Більша різниця між температурою нагрівача та ванни
Видимі поверхневі відкладення
Підвищення не{0}}рівномірності температури
Електричні вимірювання також можуть допомогти відрізнити теплове забруднення від електричної несправності.
Якщо напруга та струм залишаються близькими до очікуваних значень, а продуктивність нагрівання поступово погіршується, проблема може бути більшою мірою пов’язана з проблемою тепло-передачі, ніж звичайним збоєм опору.
Для очищення потрібен-спеціальний контроль
Не всі відкладення можна видалити одним і тим же методом очищення.
Процедура очищення повинна враховувати:
Депозитний склад
Стан поверхні PTFE
Хімічна сумісність
Обмеження щодо механічного очищення
Необхідна обробка поверхні
Конструкція утеплювача
Агресивна механічна обробка або несумісні хімічні засоби для чищення можуть пошкодити компоненти, навіть якщо оригінальна хімічна речовина підходить.
Задокументований інтервал очищення може бути корисним, коли утворення відкладень є періодичною проблемою виробництва.
При виборі слід враховувати умови забруднення
При вказівці aPTFE занурювальний нагрівачкорисна інформація для ванни-схильної до відкладень містить:
Хімічний склад
Діапазон концентрації
Робоча температура
Відомі умови випадання опадів
Концентрація-завислої твердої речовини
Циркуляційний метод
Необхідна потужність нагріву
Площа активної поверхні нагріву
Частота очищення
Очікуваний виробничий цикл
Це дозволяє оцінити конструкцію нагрівача як на хімічну сумісність, так і на ризик термічного забруднення.
Тому хімічні відкладення можуть знизити продуктивність занурювального нагрівача PTFE, навіть якщо електрична система залишається нормальною. Ключовою проблемою є додатковий термічний опір між поверхнею нагріву та технологічною рідиною.
Нагрівач із відповідною площею поверхні, контрольованим розподілом потужності, достатньою циркуляцією та практичною стратегією очищення може зменшити ймовірність серйозного погіршення продуктивності цистерн-з хімікатами, схильних до відкладень.
