Giới hạn nhiệt độ bề mặt cho phép đối với lò sưởi ngâm titan khi làm nóng dung môi dễ cháy như Toluene (AIT 480 độ) là bao nhiêu?

Giới hạn cho phép đối với nhiệt độ bề mặt trên lò sưởi ngâm titan trong dung môi hữu cơ dễ cháy như toluene (Nhiệt độ tự bốc cháy, AIT, 480 độ), xylene (AIT 465 độ) hoặc hexane (AIT 225 độ) không phải là AIT của dung môi đối với kỹ sư xử lý. Đối với các điểm nóng cục bộ, các lớp bám bẩn và quá độ, nhiệt độ của vỏ bọc bộ gia nhiệt phải duy trì ở mức thấp hơn nhiều so với AIT, thường là 100–150 độ. Sự xuất hiện của hiện tượng sôi mầm hoặc sôi màng cũng được xác định bởi điểm sôi của chất lỏng và mật độ watt của bộ gia nhiệt, điều này khiến nhiệt độ bề mặt cao hơn nhiều so với nhiệt độ của chất lỏng. Đối với toluene (bp. 110 độ, AIT 480 độ), nhiệt độ bề mặt được khuyến nghị cao nhất cho vỏ bọc titan là 250-300 độ, biên độ thấp hơn AIT là 180-230 độ. Hạn chế này được áp dụng để đảm bảo rằng ngay cả trong những trường hợp xấu nhất (bẩn, mức chất lỏng thấp hoặc lỗi kiểm soát), nhiệt độ bề mặt sẽ không đạt đến điểm tự bốc cháy.

Suy ra giới hạn nhiệt độ khi đun nóng dung môi dễ cháy
Nhiệt độ bề mặt tối đa cho phép (T_max) của bộ gia nhiệt titan trong dung môi dễ cháy được xác định bởi ba giới hạn: nhiệt độ tự bốc cháy (AIT) của dung môi, điểm sôi (T_boil) của dung môi và thông lượng nhiệt tới hạn (CHF) của bộ gia nhiệt để đun sôi hạt nhân. Giới hạn chính là AIT: Tmax Nhỏ hơn hoặc bằng AIT - 150 độ (biên độ an toàn tối thiểu). Đối với toluene (AIT 480 độ), điều này mang lại 330 độ. Hạn chế thứ hai là tính ổn định của quá trình sôi hạt nhân; nếu vượt quá CHF, màng sẽ sôi và nhiệt độ bề mặt tăng không giới hạn. Đối với toluene, CHF ở mức 10–12 W/cm2 trên bề mặt titan. Độ quá nhiệt bề mặt (ΔT trên điểm sôi) ở 8–10 W/cm2 là ~30–50 độ, với nhiệt độ vỏ bọc từ 140 đến 160 độ. Đây là giới hạn an toàn đặc biệt an toàn đối với AIT ở mức nhiệt độ này, 320-340C. Nhưng nếu cặn bẩn làm tăng điện trở bề mặt hoặc nếu mực chất lỏng hạ thấp và bộ gia nhiệt tiếp xúc với hơi nước thì nhiệt độ của vỏ bọc có thể tăng nhanh.

Phạm vi trên thực tế của 250–300 độ là một sự thỏa hiệp cho phép di chuyển tạm thời mà không tự bốc cháy ngay lập tức, nhưng thừa nhận rằng việc vận hành trên 300 độ trong thời gian dài có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa titan và có thể làm hỏng dung môi.

Định lượng biên độ an toàn cho các điều kiện hoạt động khác nhau
Điểm sôi dung môi [ độ ] AIT [ độ ] Khuyến nghị T_max [ độ ] Giới hạn an toàn cho hệ số giới hạn AIT
Toluene 110 480 250–300 180–230 độ Tự bốc cháy + oxy hóa Ti
Xylene 140 465 250–280 185–215 độ Tự bốc cháy
Hexane 69 225 150–170 55–75 độ Tự bốc cháy (AIT là giới hạn)
Acetone 56 465 200-250 215-265 độ Tự bốc cháy (AIT cao)
Ethanol 78 365 200–230 135–165 độ Tự bốc cháy
Metanol 65 464 200–250 214–264 độ Nhiệt độ tự bốc cháy
Dichloromethane 40 556 (không-dễ cháy) 200-250 N/A Giới hạn ăn mòn titan (không dễ cháy)
Đối với dung môi-AIT thấp như hexane (225 độ ), nhiệt độ bề mặt cho phép phải giảm xuống 150–170 độ . Tuy nhiên, nếu thiết bị sưởi không được ngâm hoàn toàn, hoạt động ở nhiệt độ 170 độ trong hexan có thể tạo ra các điểm nóng cục bộ chạm tới AIT.

Tình huống-Hướng dẫn dựa trên thông số kỹ thuật của máy sưởi trong dung môi dễ cháy
Dung môi và điều kiện vận hành Mật độ Watt tối đa được khuyến nghị (W/cm2) Biên an toàn đối với AIT Nhiệt độ vỏ bọc dự kiến ​​Các yêu cầu cụ thể
Toluene, ngâm hoàn toàn, tuần hoàn cưỡng bức 10–12 140–160 độ 320–340 độ Lò sưởi titan tiêu chuẩn phù hợp. Không cần kiểm soát đặc biệt.
Toluene, dòng chảy thấp hoặc không dòng6–8 130–150 độ 330–350 độ Mật độ watt thấp hơn để tránh các vùng nóng.
Toluene, nguy hiểm ở mức chất lỏng thấp 5-6 (có khóa liên động mức) 120-140 độ (điển hình) 340-360 độ Cần có ngưỡng cắt ở mức thấp để tránh tiếp xúc với hơi. Titan trong hơi toluene ở nhiệt độ 250 độ + là nguy cơ cháy.
Hexane, được ngâm hoàn toàn, bất kỳ dòng chảy nào 4-5 110-130 độ 95-115 độ Yêu cầu mật độ watt thấp hơn. Sử dụng bộ giới hạn nhiệt độ ở 150 độ.
Hexane, mức độ có thể thay đổi Không nên dùng - - Không ngâm trong điện. Làm nóng bằng hơi nước hoặc nước nóng.
Dung môi hỗn hợp (không rõ thành phần) 5 (bảo thủ) 120-140 độ Phụ thuộc vào thành phần AIT thấp nhất Giả sử kịch bản xấu nhất (AIT thấp nhất) về giới hạn an toàn.
Làm nóng dung môi dễ cháy Kiểm soát kỹ thuật
Cần có ba biện pháp kiểm soát kỹ thuật khi đun nóng dung môi dễ cháy bằng lò sưởi ngâm titan. Đầu tiên, khóa liên động ở mức-chất lỏng{2}}thấp sẽ tự động tắt bộ sưởi nếu mức chất lỏng giảm xuống dưới đỉnh của bộ phận được làm nóng. Tiếp xúc với hơi toluene (không phải chất lỏng) ở bộ gia nhiệt 250 độ sẽ loại bỏ hiệu ứng làm mát sôi và nhiệt độ vỏ bọc tăng lên nhiệt độ phần tử (có thể là 400–600 độ) trên AIT của toluene (480 độ). Thứ hai, bộ giới hạn nhiệt độ bề mặt (cặp nhiệt điện gắn vào vỏ bọc hoặc bộ dò nhiệt độ điện trở được tích hợp trong bộ gia nhiệt) sẽ ngắt bộ gia nhiệt nếu nhiệt độ vỏ bọc vượt quá 250 độ đối với toluene (hoặc 150 độ đối với hexane). Thứ ba, mật độ watt nên được giảm xuống còn 50 – 70% dòng nhiệt cần thiết để duy trì quá trình sôi hạt nhân ổn định. Đối với hầu hết các dung môi dễ cháy, điều này có nghĩa là 4-8 W/cm2, thấp hơn nhiều so với mức 10-15 W/cm2 thường được sử dụng để đun nóng nước.

Kết luận: Nhiệt độ bề mặt cho phép=AIT - 150 độ (Tối thiểu)
Đối với lò sưởi ngâm titan làm nóng dung môi dễ cháy như toluene (AIT 480 độ), nhiệt độ bề mặt tối đa cho phép là 250–300 độ, tạo ra giới hạn an toàn ít nhất là 180 độ dưới điểm tự bốc cháy. Hạn chế này dựa trên sự cần thiết phải đối phó với các điểm nóng bị cô lập, các lớp bẩn và sự thay đổi nhiệt độ nhất thời mà không đến gần AIT. Mật độ watt tối đa thực tế của toluene là 8-12 W/cm2, mang lại nhiệt độ vỏ bọc là 140-160 độ trong hoạt động ngâm thường xuyên. Đối với dung môi AIT thấp, chẳng hạn như hexane (AIT 225 độ), nhiệt độ bề mặt chấp nhận được giảm xuống 150–170 độ, yêu cầu mật độ watt là 4–5 W/cm2. Các biện pháp kiểm soát kỹ thuật quan trọng bao gồm khóa liên động mức chất lỏng thấp, bộ giới hạn nhiệt độ vỏ bọc và lựa chọn mật độ watt thận trọng. Khi chỉ định lò sưởi titan cho bất kỳ dịch vụ dung môi dễ cháy nào, việc cung cấp cho nhà cung cấp AIT, điểm sôi và điều kiện dòng chảy dự kiến ​​của dung môi cho phép thực hiện cài đặt giới hạn nhiệt độ và mật độ watt thích hợp để đảm bảo vận hành an toàn.