Làm cách nào để chọn đường kính bộ gia nhiệt PFA chính xác cho khoảng cách vách ngăn của bể nhất định để duy trì vận tốc bỏ qua dòng chảy tối thiểu?

Bể có vách ngăn được sử dụng để trộn, phản ứng hóa học và truyền nhiệt và khoảng trống giữa vách ngăn và thành bể cung cấp một kênh dẫn dòng chảy. Để đảm bảo truyền nhiệt và tránh quá nhiệt cục bộ, tốc độ dòng chảy qua bộ sưởi phải đủ cao nếu bộ sưởi PFA được lắp đặt trong kênh này. Đối với dịch vụ cấp nước, bộ gia nhiệt PFA phải có tốc độ dòng chảy tối thiểu là 0,3-0,5 m/s để duy trì nhiệt độ bề mặt PFA trong khoảng 10 độ so với khối chất lỏng ở mật độ watt bình thường (3-5 W/cm2). Đối với một khoảng cách vách ngăn nhất định (khoảng cách giữa mép vách ngăn và thành bể), đường kính bộ sưởi phải được chọn sao cho diện tích mặt cắt ngang của kênh rẽ nhánh xung quanh bộ sưởi đủ lớn để duy trì vận tốc. Quy tắc: OD của bộ gia nhiệt phải nhỏ hơn hoặc bằng 50% chiều rộng khe hở vách ngăn. OD tối đa của lò sưởi là 50 mm cho khoảng cách 100 mm giữa các vách ngăn. OD nóng tối đa cho khoảng cách 50 mm là 25 mm. Dòng chảy bị hạn chế bởi các bộ gia nhiệt lớn hơn, làm giảm tốc độ và gây ra hiện tượng quá nhiệt.

Tính toán vận tốc dòng chảy bỏ qua
Vận tốc trong khe hở vách ngăn là v=Q / A với Q là tốc độ dòng thể tích từ máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn và A là diện tích mặt cắt ngang-của khe hở không bị bộ trao đổi nhiệt chiếm giữ. W=tổng chiều rộng khe hở, D=đường kính ngoài của bộ gia nhiệt, chiều cao bể H=(giả sử được ngâm hoàn toàn). Diện tích tự do là A _free=(W - D) × H . Khi D tiến đến W , A _free tiến tới 0 và vận tốc giảm đi đáng kể . Đối với v Lớn hơn hoặc bằng 0,3 m/s thì A_free phải Lớn hơn hoặc bằng Q/0,3. Đối với một bể điển hình có máy khuấy cung cấp Q=0.05 m3/s (3 m3/phút), H=2 m, lượng A tự do cần thiết là=0.05 / 0.3=0.167 m2. Khi đó (W - D) x 2=0.167. Do đó W - D=0.0835 m=83.5 mm. Nếu W=150 mm, bộ sưởi D tối đa=150 - 83.5=66.5 mm. 65 mm sẽ ổn. Nếu W=100 mm, D tối đa=100-83.5=16.5 mm-một lò sưởi rất khiêm tốn. Trong trường hợp này, không thể đặt lò sưởi vào khe hở vách ngăn mà phải di chuyển nó.

Trong trường hợp bể đối lưu tự nhiên (không có máy bơm, không có máy khuấy), tốc độ dòng chảy được tạo ra bởi sức nổi. Tốc độ tăng vận tốc tối đa dọc theo lò sưởi là khoảng v=√(2 × g × × ΔT × L), trong đó g=9.81 m/s2, là hệ số giãn nở nhiệt (0,0004/độ đối với nước), ΔT là chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt lò sưởi và khối (10 độ ) và L là chiều dài lò sưởi (1 m). v=√(2 × 9,81 × 0,0004 × 10 × 1)=√(0,0785)=0.28 m/s-ở mức tối thiểu. Nếu bạn giảm vận tốc này theo bất kỳ cách nào thì bạn sẽ có nguy cơ bị quá nhiệt. Để đối lưu tự nhiên, đường kính lò sưởi phải nhỏ hơn hoặc bằng 30% chiều rộng khe hở vách ngăn để tránh bị nghẹt.

Đường kính lò sưởi so với. Biểu đồ lựa chọn khoảng cách vách ngăn
Baffle Gap Width (mm) Flow Type Minimum Required v (m/s) Max Heater OD (mm) for v >= phút Đường kính ngoài của bộ gia nhiệt được khuyến nghị (mm) Lưu ý
50 Cưỡng bức (bơm, máy khuấy) 0.3 25 20–25 Chặt chẽ nhưng khả thi 50 Đối lưu tự nhiên 0.25 15 12–16 Lò sưởi rất nhỏ
75 Cưỡng bức 0.3 40 32–38 Tốt 75 Tự nhiên 0.25 22 20-25 Chấp nhận được 100 Cưỡng bức 0.3 58 50 Tiêu chuẩn 100 Tự nhiên 0.25 30 25 OK 125 Cưỡng bức 0.3 83 75 có thể có bộ sưởi lớn 150 Cưỡng bức 0.3 108 100 Điển hình cho bể lớn
200 Buộc 0.3 158 150 Có thể lắp nhiều máy sưởi
Tác dụng của lò sưởi cỡ lớn trong không gian vách ngăn
Nếu đường kính của lò sưởi quá lớn so với khe hở vách ngăn (D > 0,6 × W đối với dòng cưỡng bức, D > 0,3 × W đối với đối lưu tự nhiên) thì sẽ tạo ra ba vấn đề:

Dòng chảy ứ đọng: Vận tốc giảm xuống dưới 0,2m/s. Hệ số truyền nhiệt h giảm từ 500 – 1 000 W/m 2 K xuống 100 – 300 W/m 2 K. Với mật độ watt không đổi, nhiệt độ bề mặt PFA tăng 20-50 độ.

Quá nhiệt cục bộ: Điểm nóng nhất là ở hạ lưu của thiết bị sưởi (ở phía sau) Chênh lệch nhiệt độ ở thượng nguồn và hạ lưu có thể lên tới 20–30 độ, dẫn đến ứng suất nhiệt không-đồng đều.

2.2 Đóng cặn nhanh Vận tốc thấp cho phép các hạt và bong bóng dính vào bộ gia nhiệt, dẫn đến hình thành cặn và màng sinh học. Thậm chí lượng nhiệt truyền bị mất đi trên cân nhiều hơn, tạo ra một vòng phản hồi tích cực.

Việc kiểm tra hiện trường một lò sưởi khổng lồ trong khe vách ngăn cho thấy một mô hình rõ ràng; PFA màu vàng hoặc nâu ở phía hạ lưu, có cặn màu trắng. Phía thượng nguồn có thể trông bình thường. Nếu bạn thấy kiểu này thì lò sưởi của bạn quá lớn so với khe hở.

Tùy chọn cài đặt khi khoảng cách quá nhỏ
Nếu đường kính bộ sưởi cần thiết lớn hơn mức tối đa cho phép trong khe hở vách ngăn, các giải pháp sau được đề xuất:

Di dời máy sưởi: Đặt máy sưởi ở giữa bể (cách xa vách ngăn) hoặc trong vòng tuần hoàn. Vận tốc dòng chảy ở vị trí lắp trung tâm thường lớn hơn ở các khoảng trống vách ngăn.

Sử dụng nhiều máy sưởi nhỏ hơn Sử dụng hai máy sưởi 25 mm thay vì một máy sưởi 50 mm. Mỗi lò sưởi nhỏ hơn có giới hạn dòng chảy giảm, nhưng diện tích bề mặt tổng thể (và công suất) có thể giống nhau.

tăng khoảng cách vách ngăn Nếu thiết kế bể chứa cho phép, hãy tăng W bằng cách dịch chuyển các vách ngăn hoặc bằng cách giảm các cạnh vách ngăn. Bằng cách tăng khoảng cách thêm 25 mm, có thể bổ sung thêm bộ sưởi 50 mm ở nơi trước đây chỉ phù hợp với 32 mm.

Thêm một bộ tăng tốc dòng chảy: Một bộ dẫn điện hoặc vòi phun phản lực trong khe vách ngăn làm tăng vận tốc cục bộ. Một vòi phun sử dụng một phần năng lượng của máy bơm nhưng thu hồi lại khả năng truyền nhiệt.

Ví dụ trường:
Bể trộn 5.000 L có khe hở vách ngăn 80 mm. Nhà máy đã chế tạo một lò sưởi PFA 63 mm (khoảng cách 79%). Vận tốc dòng chảy đo được=0.12 m/s. Máy sưởi đã được tăng quy mô-trong vòng 3 tháng. Nhiệt độ bề mặt PFA là 115 độ trong nước 70 độ (tăng 45 độ). Nhà máy đã thay thế hai lò sưởi 25 mm (tổng công suất bằng nhau) ở mỗi bên của vách ngăn. Vận tốc xung quanh mỗi lò sưởi là 0,35 m/s. Tỉ lệ cặn đã giảm và nhiệt độ bề mặt giảm xuống 85 độ và tuổi thọ của lò sưởi tăng từ 6 tháng lên 5 năm. Hai bộ sưởi có giá cao hơn (2x{25}}.000) so với một bộ sưởi 63 mm ($800), nhưng tuổi thọ dài hơn và thời gian ngừng hoạt động ít hơn sau 18 tháng.

Kết luận: OD của bộ gia nhiệt Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 * Khe hở vách ngăn cho dòng chảy cưỡng bức
Đối với bộ gia nhiệt PFA trong khe hở vách ngăn, nên chọn đường kính bộ gia nhiệt sao cho OD Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 chiều rộng khe hở vách ngăn (W) đối với dòng chảy cưỡng bức (được bơm hoặc khuấy trộn) và OD Nhỏ hơn hoặc bằng 0,3 W đối với đối lưu tự nhiên. Điều này mang lại đủ diện tích trống để duy trì vận tốc dòng chảy vòng tối thiểu là 0,3 m/s (bắt buộc) hoặc 0,25 m/s (tự nhiên). Máy sưởi quá khổ làm nghẹt dòng chảy, dẫn đến vận tốc kém, nhiệt độ bề mặt cao, tăng cặn và hỏng hóc sớm. Đo khe hở, xác định OD tối đa cho phép và chọn phù hợp. Nếu OD yêu cầu nằm ngoài giới hạn, hãy di chuyển lò sưởi hoặc sử dụng một số lò sưởi nhỏ. Không gian vách ngăn là nơi lưu thông chứ không phải để đặt lò sưởi lớn nhất vào đó. tôn trọng khoảng cách, kích thước lò sưởi, giữ dòng chảy. Cung cấp cho máy sưởi của bạn nhiều năm phục vụ, và cảm ơn bạn.