Hogyan válasszuk ki a megfelelő PFA fűtőhosszt egy lebegő folyadékszinttel rendelkező tartályhoz, hogy elkerüljük a gőzzóna túlmelegedését?

A PFA fűtőtestek változó mélységű merülési hatásnak vannak kitéve úszó folyadékszintű tartályokban (szakaszos feldolgozás, szakaszos töltés, párolgás/töményítés). A fűtőelem jelentős része a gőzzónában működik, ha az túl hosszú a minimális folyadékszinthez, ami túlmelegedéshez, PFA károsodáshoz és korai meghibásodáshoz vezethet. L_heater Kisebb vagy egyenlő, mint L_min_immersion × (1 + f), ahol f a fűtőelem megengedett aránya a gőzben (általában 15–25%), a megfelelő L_heater fűtőhossznak kell megfelelnie. A minimum 1,0 m és maximum 3,0 m folyadékszintű tartály ideális fűtőhossza 1,2-1,3 m (20-30%-kal a min szint felett). Gyors meghibásodást eredményez, ha hosszabb fűtőtestek (2,0 m), amelyek 1,0 méteresek a minimális szinten. Használjon nem-egyenletes watt-sűrűségű fűtőtestet (alacsonyabb teljesítmény a tetején), vagy több fokozatonkénti fűtőtestet (alacsony, közepes, magas) a különböző szintek kezelésére. A cél a PFA 180 fok feletti hőmérsékletének megakadályozása a gőzzóna wattsűrűségének 0,5-1,0 W/cm² alatt tartásával.

Hőmérséklet és teljesítménysűrűség a gőzzónában
P_gőz=P_total × (L_vapor / L_total) a gőzzóna teljesítménye egyenletes melegítés mellett (állandó wattsűrűség a teljes hosszon). q_gőz=P_gőz / A_gőz=(P_összes / L_összes) × L_gőz / (π × D × L_gőz)=P_összes / (π × D × L_összes)=konstans a gőzzóna hőárama! Ezért a kitettség mértékétől függetlenül a gőzzónában a wattsűrűség pontosan ugyanaz, mint a folyadékzónában. Ez a gond. A fűtőtest 3 W/cm²-es folyadékban való kitett része 3 W/cm². A felületi hőmérséklet 3 W/cm² gőzben (h=10–50 W/m²·K vs. . 1,000 folyadékban) 600–3000 fok (lehetetlen). Az ellenálláshuzal felmelegszik, a PFA megolvad vagy a hőlezárás kiold, amikor a fűtőberendezés ténylegesen{33}}önszabályoz. Csak nagyon alacsony gőzzóna hőáram-<0.5–1.0 W/cm²-is safe.

Kiválasztási kritérium: 1,0 W/cm² vagy annál kisebb legyen a gőzzóna hőáram. A q_total teljes wattsűrűségű fűtőberendezés megengedett L_vapor/L_total kitettségi aránya egyenlő q_max_vapor/q_total. L_vapor/L_total=1.0/3.0=0.33 (33%-os expozíció megengedett) a q_total=3 W/cm² értékhez. Ezért az L_heater kisebb vagy egyenlő, mint 1,0 / (1 – 0,33)=1.5 m, ha a minimális folyadékszint 1,0 m. A biztonság érdekében a gyakorlatban használjon 20-25%-os expozíciót.

Táblázat a fűtőtest hosszának kiválasztásához
Maximális megengedett gőzfrakció q_total (W/cm²) Minimális folyadékszint (m) Maximális folyadékszint (m) Maximális fűtőelem hossza (m) A fűtőelem javasolt hossza (m) Konfiguráció
0.8 2.5 3.0 0.25 1.07 1.0 Rövid fűtés a minimális szinten belül 1.0 3.0 3.0 0.25 1.33 1.2 Elfogadható 1.2 3.5 3.0 0.25 1.60 1.5 Jó 1.5 4.0 3.0 0.25 2.00 1.8 Marginális; szakaszos fűtőberendezéseket alkalmazzon
1.0 3.0 4.0 0.20 1.25 1.1 A nagyobb wattsűrűség érdekében rövidebb fűtőtestek szükségesek
1.0 3.0 2.0 0.35 1.54 1.4 Hosszabb fűtőtestek is lehetségesek alacsonyabb wattsűrűséggel.
Bármely Bármely Bármely Bármely 0,15 (konzervatív) L_min / (1 – 0,15)=L_min/0.85 0.85× L_min Konzervatív tervezés
Fűtők fokozatokkal különböző szintekhez
Egyetlen fűtőtest nem tudja kiszolgálni mindkét szélsőséget túlmelegedés nélkül alacsony szinten, ha a minimális szint 1,0 m és a maximum 4,0 m (4×-es eltérés). Használjon háromszintű fűtőtestet:

Az A fűtőelem rövid (1,2 m), alacsonyan{1}}szerelt és folyamatosan használatban van (min. szint lefedi).

Fűtő B: közepes (2,5 m), akkor aktiválódik, ha a szint meghaladja a 1,5 m-t

A C fűtés hosszú (4,0 m), és akkor aktiválódik, ha a szint meghaladja a 2,5 métert.

A szintérzékelők alapján a vezérlőrendszer aktiválja a fűtéseket. Csak az A fűtőelem, amely teljesen el van merülve, működik a minimális szinten (1,0 m). A+B funkció a középső szinten. Mindhárom maximális szinten működik. Teljes wattsűrűség mellett egyetlen fűtőberendezésben sem keletkezik gőzzóna.

Alternatív megoldás egy nem-egyenletes wattsűrűségű fűtőelem, amely felül alacsony, alul pedig nagy teljesítményű. Tervezze meg a felső 0,5 m-t 0,5 W/cm²-re (alacsony szinten megvilágítva), az alsó 1,5 m-t pedig 3,5 W/cm²-re egy 2,0 m-es fűtőtesthez. Ehhez egyedi tekercselés szükséges (lásd #25. cikk). 20–30%-kal drágább.

Példa a mezőben
A szakaszos ciklusok során a folyadékszint egy vegyszerpárologtatóban 0,8 és 2,5 méter között változott. Az eredeti fűtőtestet a maximális szintre építették, és a mért 2,4 méter hosszúságú . 1.6 méter a fűtőtest volt kitéve a minimális küszöbértéknél (0,8 méter) a gőznek. Három hónap elteltével a PFA megbarnult és megrepedt, mivel a kitett terület 3 W/cm² levegőben működött. Helyére egy 1,1 m-es (minimális szinten is teljesen betemetett) fűtőtestet telepített az üzem. A termelés annak ellenére csökkent, hogy a sarzsméretet csökkentették, hogy a fűtőberendezés feletti minimális szint maradjon. Ezt követően az üzem egy lépcsőzetes rendszert állított fel egy 2,0 m-es fűtőberendezéssel, amely csak akkor kapcsol be, ha a szint meghaladja az 1,5 m-t, és egy 1,2 m-es fűtőtestet, amely folyamatosan működött. Az 1,2 m-es fűtőtest soha nem látja a párát. Alacsony szinten a 2,0 m-es fűtés soha nem működik. A termelési kapacitás helyreállt, és mindkét fűtőberendezés több mint három évig bírta.

Összefoglalva, 25%-os gőzkibocsátás esetén L_heater Kevesebb vagy egyenlő L_min / 0,75
Lebegő folyadékszintű tartályokban válassza ki a fűtőelem hosszát L_heater úgy, hogy az L_heater legyen kisebb vagy egyenlő, mint L_min_immersion / (1 – f), ahol f a megengedett gőzfrakció (általában 0,20–0,25), a gőzzóna túlmelegedésének elkerülése érdekében. L_heater Kisebb vagy egyenlő, mint 1,0 / 0.75=1.33 m, L_min=1.0 m. Használjon nem-egyenletes wattsűrűségű fűtőelemet vagy fokozatos fűtőelemeket, amelyek számos fűtőelem, amelyeket szintérzékelők indítanak el, ha a szükséges hossz hosszabb. A hosszabb fűtési élettartam és a rövidebb állásidő fedezi az üzembe helyezési költségeket. Hónapok telnek el, amíg a gőznek kitett, teljes wattsűrűségű fűtőberendezés meghibásodik. A gőzzóna védelmére használjon kis energiát vagy egyáltalán ne. Egyetlen hosszú fűtés több szinten nem működik; színrevitel igen. Ahelyett, hogy a legmagasabb szintre törekedne, tervezzen a legalacsonyabbra. Ha a tartály alacsony, a fűtőberendezésnek ki kell bírnia. Ilyenkor nem sikerül. Védelmére használjon felhelyezést vagy rövid hosszt. A csomag hálás lesz.