Et kjemisk anlegg installerte fire PTFE-dykkvarmere i en 2000-liters beisingstank for å gi 16 kW varmekapasitet. Varmerne ble montert på to motstående vegger, med to varmeovner på hver vegg. Varmerne på hver vegg var plassert 60 mm fra hverandre. I løpet av seks måneder viste de indre varmeovnene-de som vender mot hverandre på tvers av gapet blemmet PTFE langs kantene, mens de ytre varmeovnene forble i god stand. Avstanden mellom varmeovnene var for smal for tilstrekkelig flyt.
Elementavstand er en kritisk designparameter når flere PTFE el-varmere er installert i samme tank. Avstanden avgjør om væske kan strømme fritt mellom varmeovnene eller om spalten blir en stillestående sone hvor varme samler seg og varmeovnene overopphetes.
Hvorfor elementavstand er viktig
Hver PTFE el-varmeovn genererer en termisk sky som stiger langs kappen. Når to varmeovner er montert tett sammen, samvirker deres plymer. Hvis gapet er stort nok, stiger plommene uavhengig, trekker kjølig væske nedenfra og opprettholder flyt langs begge overflater. Hvis spalten er for smal, smelter plumene sammen og strømmen mellom varmeovnene blir begrenset.
I et smalt gap varmes væsken opp fra begge sider. Det stiger raskere enn væsken på de ytre overflatene. Spalten blir en skorstein med kraftig opptrekk, men strømmen ved kappeflatene kan være ujevn. Den nedre delen av gapet kan være utsultet for strømning, mens den øvre delen har høy hastighet. Den ujevne flyten skaper varme flekker på de nedre delene av de motstående overflatene.
| Varmeavstand | Strøm mellom varmeovner | Skorsteinseffekt | Hot Spot Risiko | Anbefalt søknad |
|---|---|---|---|---|
| <30 mm | Fattig | Sterk | Veldig høy | Ikke anbefalt |
| 30–50 mm | Moderat | Moderat | Høy | Kun lav watttetthet |
| 50–80 mm | God | Moderat | Lav | De fleste applikasjoner |
| 80–120 mm | Glimrende | Svak | Veldig lavt | Høy watttetthet |
| >120 mm | Glimrende | Ingen | Veldig lavt | Store tanker |
Varmeavstanden og dens effekt på strømning og risiko for hot spot
Skorsteinseffekten
Når to oppvarmede slirer vender mot hverandre, fungerer gapet mellom dem som en skorstein. Væsken i gapet varmes opp fra begge sider, blir mindre tett og stiger. Kjølevæske trekkes inn fra bunnen. Skorsteinseffekten kan være gunstig hvis spalten er bred nok til å tillate jevn flyt, men den kan være skadelig hvis spalten er for smal.
I et smalt gap er skorsteinseffekten sterk, men strømmen er ujevn. Væsken akselererer når den stiger, og trykkfallet i bunnen av gapet begrenser tilstrømningen av kjølig væske. Den nedre delen av gapet får mindre strøm, og varmeovnene der går varmere.
Avstandsretningslinjer for forskjellige varmekonfigurasjoner
Den anbefalte avstanden avhenger av varmeapparatets orientering, watttettheten og væskeegenskapene.
For vertikale varmeovner som vender mot hverandre, anbefales en minimumsavstand på 50 mm for lav watttetthet (0,8–1,0 W/cm²) og 80 mm for høyere watttetthet (1,2–1,5 W/cm²). Avstanden skal måles mellom kappeflatene, ikke mellom monteringsbrakettene.
For varmeovner montert på samme vegg, side ved side, kan avstanden være mindre fordi varmeovnene ikke vender mot hverandre. En åpning på 30–40 mm er tilstrekkelig for å forhindre termisk interferens mellom tilstøtende varmeovner på samme vegg.
For horisontale varmeovner stablet vertikalt, bør avstanden være minst 100 mm for å la den termiske plommen fra den nedre varmeren slippe ut uten å bli fanget av den øvre varmeren.
| Oppvarmingskonfigurasjon | Anbefalt mellomrom | Minimumsavstand | Notater |
|---|---|---|---|
| Vertikal, vendt mot hverandre, lav WD | 50–80 mm | 40 mm | Mål mellom slirene |
| Vertikal, vendt mot hverandre, høy WD | 80–120 mm | 60 mm | Høyere WD trenger mer plass |
| Vertikal, side ved side, samme vegg | 30–50 mm | 25 mm | Varmeovner vender ikke mot hverandre |
| Horisontalt, stablet | 100–150 mm | 80 mm | Plume må rømme |
| Vertikal, vinkelrett | 40–60 mm | 30 mm | Plumer samhandler mindre |
Avstandsretningslinjer for flere PTFE el-patronkonfigurasjoner
Effekten av mellomrom på temperaturuniformitet
Elementavstanden påvirker ikke bare kappens overflatetemperatur, men også temperaturensartetheten i tanken. Varmere som er plassert for tett, skaper en lokalisert varm sone mellom dem. Væsken i den sonen er varmere enn massen, og arbeidsstykkene som passerer gjennom denne sonen kan være overopphetet.-
Varmeovner med stor avstand fordeler varmen jevnere. Plommene fra hver varmeovn stiger uavhengig og blandes med bulkvæsken. Temperaturen over tanken er mer jevn.
| Avstand | Lokal Hot Zone | Bulk temperaturuniformitet | Innvirkning på arbeidsstykkets kvalitet |
|---|---|---|---|
| <30 mm | Sterk | Dårlig (±3–5 grader) | Synlig variasjon |
| 30–50 mm | Moderat | Middels (±2–3 grader) | Mindre variasjon |
| 50–80 mm | Svak | Bra (±1–2 grader) | Ubetydelig |
| >80 mm | Ingen | Utmerket (±0,5–1 grad) | Ingen |
Elementavstand og dens effekt på temperaturensartethet og arbeidsstykkekvalitet
Når avstanden ikke kan økes
Hvis tanken ikke har større avstand mellom varmeovner, er alternativene å redusere antall varmeovner, redusere watttettheten eller bruke en annen varmekonfigurasjon. En enkelt stor varmeovn med stor overflate kan være bedre enn flere varmeovner med tett avstand.
En tilpasset PTFE el-dobbeltvarmerkonfigurasjon med en avstand som er optimalisert for tanken og prosessen tar opp årsaken til strømningsbegrensninger mellom varmeovner. Spesifikasjonsprosessen krever tankdimensjonene, antall varmeelementer, varmeapparatets orientering, watttetthet og nødvendig effekt. For anlegg med flere varmeovner i én tank, forbedrer denne applikasjons-spesifikke tilnærmingen flyten mellom varmeovner og forlenger levetiden på varmeovnen.
