Làm thế nào để chọn chiều dài bộ gia nhiệt PFA chính xác cho bể có mức chất lỏng nổi để tránh vùng hơi quá nóng?

Bộ gia nhiệt PFA phải chịu các độ sâu ngâm khác nhau trong bể có mức chất lỏng nổi (xử lý theo mẻ, đổ đầy không liên tục, bay hơi/cô đặc). Một lượng đáng kể máy sưởi hoạt động trong vùng hơi nếu thời gian hoạt động quá lâu đối với mức chất lỏng tối thiểu, điều này có thể dẫn đến quá nhiệt, suy giảm PFA và hỏng hóc sớm. L_heater Nhỏ hơn hoặc bằng L_min_immersion × (1 + f), trong đó f là tỷ lệ cho phép của bộ sưởi trong hơi (thường là 15–25%), phải được đáp ứng bởi chiều dài bộ sưởi thích hợp L_heater. Chiều dài bộ sưởi lý tưởng cho bể có mức chất lỏng tối thiểu là 1,0 m và tối đa là 3,0 m là 1,2–1,3 m (20–30% so với mức tối thiểu). Sự hỏng hóc nhanh chóng sẽ dẫn đến các thiết bị sưởi dài hơn (2,0 m) có 1,0 m lộ ra ở mức tối thiểu. Sử dụng máy sưởi có mật độ watt không đồng đều (công suất thấp hơn ở trên cùng) hoặc nhiều máy sưởi được sắp xếp theo cấp độ (thấp, trung bình, cao) để xử lý các cấp độ khác nhau. Mục tiêu là ngăn chặn nhiệt độ PFA trên 180 độ bằng cách giữ mật độ watt vùng hơi dưới 0,5–1,0 W/cm2.

Nhiệt độ và mật độ năng lượng trong vùng hơi
P_vapor=P_total × (L_vapor / L_total) là công suất trong vùng hơi với bộ gia nhiệt đồng đều (mật độ watt không đổi trong suốt chiều dài). q_vapor=P_vapor / A_vapor=(P_total / L_total) × L_vapor / (π × D × L_vapor)=P_total / (π × D × L_total) hằng số=là thông lượng nhiệt vùng hơi! Do đó, bất kể mức độ tiếp xúc, mật độ watt trong vùng hơi hoàn toàn giống như trong vùng chất lỏng. Đó là vấn đề. Phần tiếp xúc của lò sưởi dành cho công suất 3 W/cm2 trong chất lỏng sẽ đạt 3 W/cm2. Nhiệt độ bề mặt ở mức 3 W/cm² ở dạng hơi (h=10–50 W/m²·K so với. 1.000 trong chất lỏng) sẽ là 600–3.000 độ (không thể). Dây điện trở nóng lên, PFA tan chảy hoặc bộ ngắt nhiệt bị ngắt khi bộ phát nhiệt thực sự tự điều chỉnh. Chỉ có thông lượng nhiệt vùng hơi rất thấp-<0.5–1.0 W/cm²-is safe.

Tiêu chí lựa chọn: Thông lượng nhiệt vùng hơi nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 W/cm2. Tỷ lệ tiếp xúc được phép L_vapor/L_total đối với lò sưởi có tổng mật độ watt q_total bằng q_max_vapor/q_total. L_vapor/L_total=1.0/3.0=0.33 (cho phép phơi sáng 33%) cho q_total=3 W/cm². Do đó, L_heater Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 / (1 – 0,33)=1.5 m nếu mức chất lỏng tối thiểu là 1,0 m. Để an toàn, hãy sử dụng mức phơi nhiễm 20–25% trong thực tế.

Bảng chọn chiều dài lò sưởi
Tỷ lệ hơi cho phép tối đa q_total (W/cm2) Mức chất lỏng tối thiểu (m) Mức chất lỏng tối đa (m) Chiều dài bộ phát nhiệt tối đa (m) Chiều dài đề xuất của bộ phát nhiệt (m) Cấu hình
0.8 2.5 3.0 0.25 1.07 1.0 Bộ gia nhiệt ngắn ở mức tối thiểu 1.0 3.0 3.0 0.25 1.33 1.2 Có thể chấp nhận được 1.2 3.5 3.0 0.25 1.60 1.5 Tốt 1.5 4.0 3.0 0.25 2.00 1.8 Ở mức cận biên; sử dụng máy sưởi theo giai đoạn
1.0 3.0 4.0 0.20 1.25 1.1 Cần có bộ sưởi ngắn hơn để có mật độ watt cao hơn
1.0 3.0 2.0 0.35 1.54 1.4 Có thể sử dụng máy sưởi dài hơn với mật độ watt thấp hơn.
Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ 0,15 (bảo toàn) L_min / (1 – 0,15)=L_min/0.85 0.85× L_min Thiết kế bảo toàn
Máy sưởi với các giai đoạn cho các cấp độ khác nhau
Một lò sưởi đơn không thể phục vụ cả hai thái cực mà không bị quá nhiệt ở mức thấp nếu mức tối thiểu là 1,0 m và mức tối đa là 4,0 m (phương sai 4×). Sử dụng máy sưởi ba tầng:

Máy sưởi A ngắn (1,2 m), được gắn-thấp và được sử dụng liên tục (mức tối thiểu bao phủ nó).

Máy sưởi B: trung bình (2,5 m), kích hoạt khi mức lớn hơn 1,5 m

Máy sưởi C dài (4,0 m) và kích hoạt khi mức cao hơn 2,5 m.

Dựa trên cảm biến mức, hệ thống điều khiển sẽ kích hoạt máy sưởi. Chỉ có thiết bị sưởi A, được ngâm hoàn toàn trong nước, hoạt động ở mức tối thiểu (1,0 m). Chức năng A+B ở mức trung bình. Cả ba chức năng đều ở mức tối đa. Ở mật độ watt tối đa, không có lò sưởi nào từng trải qua vùng hơi.

Một thiết bị sưởi có mật độ watt không đồng đều, có công suất thấp ở phía trên và cao ở phía dưới, là một giải pháp thay thế. Thiết kế phần trên 0,5 m cho 0,5 W/cm² (tiếp xúc ở mức thấp) và phần dưới 1,5 m cho 3,5 W/cm² cho lò sưởi 2,0 m. Việc cuộn dây tùy chỉnh là cần thiết cho việc này (xem Điều #25). 20–đắt hơn 30%.

Ví dụ trong lĩnh vực này
Trong các chu kỳ theo mẻ, mức chất lỏng trong thiết bị bay hơi hóa học dao động trong khoảng 0,8 đến 2,5 mét. Máy sưởi ban đầu được chế tạo ở mức tối đa và có chiều dài đo được là 2,4 mét. 1.6 mét của máy sưởi tiếp xúc với hơi nước ở ngưỡng tối thiểu (0,8 mét). Sau ba tháng, PFA chuyển sang màu nâu và nứt do diện tích tiếp xúc hoạt động ở mức 3 W/cm2 trong không khí. Một lò sưởi dài 1,1 m (được chôn hoàn toàn ngay cả ở mức tối thiểu) đã được nhà máy lắp đặt tại vị trí của nó. Sản lượng giảm mặc dù quy mô lô đã được hạ xuống để duy trì mức tối thiểu trên lò sưởi. Sau đó, nhà máy đã thiết lập một hệ thống theo giai đoạn với lò sưởi 2,0 m chỉ bật khi mức cao hơn 1,5 m và lò sưởi 1,2 m liên tục bật. Hơi nước không bao giờ được nhìn thấy bởi lò sưởi 1,2 m. Ở mức thấp, lò sưởi 2,0 m không bao giờ bật. Năng lực sản xuất đã được khôi phục và cả hai máy sưởi đều có tuổi thọ hơn ba năm.

Tóm lại, đối với mức cho phép hơi 25%, L_heater Nhỏ hơn hoặc bằng L_min / 0,75
Trong các bể có mức chất lỏng nổi, chọn chiều dài bộ gia nhiệt L_heater sao cho L_heater Nhỏ hơn hoặc bằng L_min_immersion / (1 – f), trong đó f là phần hơi cho phép (thường là 0,20–0,25), để tránh quá nhiệt vùng hơi. L_heater Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 / 0.75=1.33 m đối với L_min=1.0 m. Sử dụng bộ sưởi có mật độ watt không đồng đều hoặc bộ sưởi theo giai đoạn, là nhiều bộ sưởi được kích hoạt bởi cảm biến mức nếu độ dài cần thiết dài hơn. Tuổi thọ của lò sưởi dài hơn và thời gian ngừng hoạt động ít hơn sẽ trả chi phí dàn dựng. Nhiều tháng sẽ trôi qua trước khi lò sưởi ở mật độ watt tối đa tiếp xúc với hơi nước bị hỏng. Sử dụng ít hoặc không dùng điện để bảo vệ vùng hơi. Một lò sưởi dài ở nhiều cấp độ không hoạt động; dàn dựng không. Thay vì nhắm đến mức cao nhất, hãy thiết kế ở mức thấp nhất. Khi bình gần cạn thì dàn nóng phải chịu đựng. Nó thất bại tại thời điểm đó. Sử dụng dàn dựng hoặc độ dài ngắn để bảo vệ nó. Lô của bạn sẽ được biết ơn.