Ce cauzează punctele fierbinți localizate din jurul încălzitoarelor cu imersie PTFE și cum să le eliminați?

Piesele care sunt procesate în anumite părți ale unui rezervor prezintă semne de ardere, decolorare sau murdărire mai rapidă, în timp ce aceleași părți din alte părți ale rezervorului se potrivesc cu standardele. Cartografierea termică folosind un set de termocupluri sau imagini în infraroșu arată că temperatura se schimbă cu 15-25 de grade la 150 mm de mantaua încălzitorului cu imersiune din PTFE. Încălzitorul funcționează în limitele sale nominale, dar supraîncălzirea localizată continuă să se producă. Inginerii de proces și proiectanții de rezervoare trebuie să găsească mecanismele-dinamice ale fluidelor care cauzează problema și apoi să facă modificări specifice circulației pentru a readuce temperatura la normal și pentru a proteja calitatea produsului.

Cele mai abrupte gradiente termice sunt cauzate de o densitate mare de wați la suprafața încălzitorului. Învelișurile din PTFE mențin temperatura exterioară sub 150 de grade, dar atunci când puterea este concentrată pe o suprafață mică, temperatura stratului limită crește rapid. În orice zonă stagnantă, stratul de fluid de lângă manta se apropie de temperatura învelișului, în timp ce fluidul în vrac rămâne mai rece. Supraîncălzirea localizată distruge substanțele chimice-sensibile la căldură, determină acumularea imediată de calcar pe încălzitor și scurtează durata de viață a PTFE, supunându-l la stres termic repetitiv.

Amestecarea nu are loc bine atunci când fluxul nu este distribuit uniform. Fluidul încălzit se ridică de-a lungul învelișului, dar nu se răspândește prin tot rezervorul. Dacă nu încurajați curgerea, stratul cald se va acumula în buzunarele de lângă încălzitor sau la suprafață, lăsând zonele inferioare subîncălzite. Această mișcare este cauzată numai de convecția naturală, dar viteza sa este încă mică-de obicei mai mică de 0,1 m/s în fluide cu vâscozitate moderată-, astfel încât nu poate trece peste geometria rezervorului sau barierele de vâscozitate. Rezultatul arată ca puncte fierbinți care rămân în același loc unde atinge produsul.

Deciziile cu privire la locul în care să puneți încălzitoarele agravează problema. Când prea multe unități sunt instalate prea aproape unul de altul, ele creează straturi de barieră termică suprapuse care se întăresc reciproc între elemente. Punerea a ceva mai aproape de 200 mm de pereții rezervorului sau de elementele structurale îngreunează căile de retur la lucru, ceea ce creează zone moarte pentru recirculare. În ambele configurații, aportul de căldură uniform planificat se descompune în zone mici de supraîncălzire pe care maparea termică le captează întotdeauna.

Convecția naturală este bună pentru împrăștierea uniformă a căldurii la început, dar creează și straturi stabile, stratificate în rezervoare care sunt înalte sau au o agitație minimă. Fluidul mai cald și mai puțin dens rămâne deasupra straturilor mai reci, creând gradiente verticale de 5-10 grade pe metru. Aceste straturi rămân împreună până când o sursă exterioară de energie distruge interfața de densitate. Neuniformitatea temperaturii care rezultă este direct legată de defectele produsului care au fost observate în anumite cadrane de rezervor.

Mărirea practică a circulației scapă de aceste mecanisme la sursă. Când rotoarele sunt puse pe partea superioară sau laterală a unui încălzitor, ele asigură un flux turbulent care mătură în mod constant suprafața încălzitorului și amestecă fluidul cu volumul în vrac. Pompele de recirculare sunt o opțiune controlată, cu forfecare redusă-. Adăugarea unei pompe de recirculare modestă care trage din partea de jos și se întoarce în sus este o modalitate tipică de a aborda stratificarea. Acest lucru sparge straturile de densitate și egalizează temperatura în câteva minute.

Scăderea densității de wați merge mână în mână cu îmbunătățirea circulației. Elementele de încălzire mai lungi sau mai multe unități cu densitate mai mică de -watt-distribuie aceeași cantitate de putere pe o zonă mai mare, ceea ce face ca diferențele de temperatură dintre suprafață și fluid să fie mai uniforme. Deplasarea încălzitoarelor existente spre linia centrală a rezervorului și departe de bariere restabilește canalele de curgere clare și împiedică blocarea stratului limită. Deflectoarele strategice ajută la deplasarea fluidului și mai mult pe suprafețele fierbinți. De fapt, un deflector simplu plasat strategic poate scăpa de o zonă fierbinte care continuă să revină prin devierea fluxului pe suprafața încălzitorului.

Procesul de punere în aplicare a acestor măsuri de precauție începe cu proiectarea. Modelarea computațională a dinamicii fluidelor vă poate spune cât de repede și cât de fierbinți vor fi lucrurile înainte de a le realiza. Acest lucru vă permite să găsiți cele mai bune locuri pentru încălzitor, pompă, deflector și viteza de agitare. După instalare, maparea termică arată că volumul de lucru este uniform în intervalul de ±2 grade. Re-cartările regulate după modificările aduse procesului, cum ar fi modificările vâscozității sau ale nivelului lichidului, mențin performanța.

În loc să acoperiți doar simptomele, scăderea densității de wați, mutarea încălzitoarelor și instalarea deflectoarelor sau a pompelor remediați problemele-dinamice ale fluidului. Deci, supraîncălzirea localizată, maparea termică, distribuția debitului, convecția naturală și creșterea circulației alcătuiesc întregul sistem pentru menținerea uniformă a temperaturii. Chiar și în situații dificile în care sunt implicate fluide cu-vâscozitate ridicată, volume enorme de rezervoare sau criterii stricte de produs, consecvența temperaturii poate fi realizată cu designul și amplasarea corecte. Inginerii de proces și proiectanții de rezervoare care folosesc aceste reguli transformă posibilele probleme de calitate și deteriorarea încălzitorului în performanțe termice uniforme și repetabile în toate instalațiile de încălzire cu imersie din PTFE.