Ķīmiskā rūpnīca pēc deviņu mēnešu ekspluatācijas nomainīja PTFE iegremdējamo sildītāju pārklājuma vannā. Tas pats sildītāja modelis bija izturējis četrus gadus līdzīgā tvertnē citā objektā. Atšķirība bija izšķīdušo cieto vielu koncentrācija. Neveiksmīgā instalācija darbojās vannā ar 350 g/l izšķīdušo sāļu, bet veiksmīgā uzstādīšana bija 120 g/l. Augstāka cieto vielu koncentrācija palielināja šķidruma viskozitāti un samazināja siltuma vadītspēju, samazinot drošo vatu blīvumu.
Izšķīdušās cietās vielas siltuma pārnesi ietekmē divos veidos. Tie palielina šķidruma viskozitāti, kas sabiezina termisko robežslāni pie sildītāja virsmas. Tie arī samazina šķidruma siltumvadītspēju, kas samazina siltuma pārvietošanās ātrumu caur šķidrumu. Kopējais efekts ir zemāks konvekcijas siltuma pārneses koeficients un augstāka sildītāja virsmas temperatūra jebkuram noteiktam vatu blīvumam.
Kā izšķīdušās cietās vielas maina šķidruma īpašības
Palielinoties izšķīdušo cieto vielu koncentrācijai, šķidrums kļūst viskozāks un mazāk siltumvadītspējīgs. Viskozitātes pieaugums ir aptuveni lineārs ar koncentrāciju lielākajai daļai sāļu. Siltumvadītspējas samazinājums ir mazāks, bet joprojām izmērāms.
Apšuvuma vannai ar 300 g/l izšķīdušo sāļu viskozitāte var būt divas līdz trīs reizes lielāka par ūdens viskozitāti tādā pašā temperatūrā. Siltumvadītspēja var būt par 10–15% zemāka. Konvektīvās siltuma pārneses koeficients, kas ir atkarīgs no abām īpašībām, var būt par 25–40% zemāks nekā ūdenim.
| Izšķīdušas cietās vielas | Relatīvā viskozitāte | Relatīvā siltumvadītspēja | Konvekcijas koeficients pret ūdeni | Drošs vatu blīvums |
|---|---|---|---|---|
| <50 g/L | 1.0–1.1× | 0.98–1.0× | 0.9–1.0× | 1,4–1,6 W/cm² |
| 50–150 g/L | 1.1–1.4× | 0.95–0.98× | 0.75–0.90× | 1,2–1,4 W/cm² |
| 150–250 g/L | 1.4–1.8× | 0.92–0.95× | 0.60–0.75× | 1,0–1,2 W/cm² |
| 250–350 g/L | 1.8–2.5× | 0.88–0.92× | 0.45–0.60× | 0,8–1,0 W/cm² |
| >350 g/L | >2.5× | <0.88× | <0.45× | 0,6–0,8 W/cm² |
Izšķīdušo cietvielu koncentrācija un tās ietekme uz šķidruma īpašībām un drošu vatu blīvumu
Kāpēc tas pats sildītāja modelis neizdodas, ja ir augsts cietvielu daudzums
Sildītājam, kas darbojas ar jaudu 1,2 W/cm² vannā ar zemu -cieto vielu daudzumu, virsmas temperatūra var būt par 15–18 grādiem virs šķidruma tilpuma. Vienam un tam pašam sildītājam, kas atrodas vannā ar augstu -cieto vielu saturu, virsmas temperatūra var būt par 25–35 grādiem augstāka par tilpumu. Augstāka virsmas temperatūra paātrina caurlaidību, oksidēšanos un katlakmens nogulsnēšanos.
Augstāka virsmas temperatūra arī palielina nogulsnēšanās dzinējspēku. Izšķīdušie sāļi, kas ir tuvu piesātinājumam kopējā temperatūrā, var pārsniegt piesātinājumu sildītāja virsmā. Tie izgulsnējas uz virsmas, veidojot katlakmens slāni, kas palielina siltuma pretestību un vēl vairāk paaugstina virsmas temperatūru.
Praktiski vatu blīvuma ierobežojumi vannām ar augstu{0}}cieto vielu saturu
Vannām ar izšķīdušo cieto vielu daudzumu virs 250 g/l drošais vatu blīvums ir 0,8–1,0 W/cm² mēreni uzbudinātos apstākļos. Vannām virs 350 g/l robeža samazinās līdz 0,6–0,8 W/cm². Šīs vērtības pieņem sildītāja virsmas temperatūras robežu 100–110 grādu robežās.
| Izšķīdušas cietās vielas | Temperatūra | Drošs vatu blīvums | Virsmas laukums 5 kW | Paredzamais kalpošanas laiks |
|---|---|---|---|---|
| <100 g/L | 60 grādi | 1,4 W/cm² | 3571 cm² | 4-6 gadi |
| 100–200 g/L | 60 grādi | 1,2 W/cm² | 4167 cm² | 3-4 gadi |
| 200–300 g/L | 60 grādi | 1,0 W/cm² | 5000 cm² | 2-3 gadi |
| 300–400 g/L | 60 grādi | 0,8 W/cm² | 6250 cm² | 18-30 mēneši |
| >400 g/L | 60 grādi | 0,6 W/cm² | 8333 cm² | 12-24 mēneši |
Droša vatu blīvuma un virsmas laukuma prasības pēc izšķīdušo cieto vielu koncentrācijas
Izšķīdušo cietvielu mērīšana
Izšķīdušo cieto vielu koncentrāciju var izmērīt, iztvaicējot vannas paraugu un nosverot atlikumu. Mērījums jāveic darba temperatūrā vai jākoriģē uz darba temperatūru.
Vadītspējas mērītājs nodrošina ātru izšķīdušo cieto vielu novērtējumu. Vadītspēja korelē ar koncentrāciju lielākajai daļai pārklājuma vannu. Attiecības ir jākalibrē konkrētai vannas ķīmijai.
Ja standarta sildītāji neatbilst vatu blīvuma prasībām
Vannas ar augstu -cietvielu pārklājumu ar augstām jaudas prasībām un ierobežotu perifērijas telpu bieži vien nevar ievietot standarta PTFE iegremdējamos sildītājus ar zemu vatu blīvumu, ko pieprasa ķīmija. Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ar lielu virsmas laukumu, zemu vatu blīvumu un plūsmas -optimizētu pozīciju novērš vatu blīvuma neatbilstības galveno cēloni. Specifikācijas procesam ir nepieciešama izšķīdušo cieto vielu koncentrācija, darba temperatūra, tvertnes izmēri, plūsmas apstākļi un nepieciešamā jauda. Iekārtām ar augstu -cieto vielu saturu vannām šī lietojumprogrammas-pieeja samazina pārklājuma noārdīšanos un pagarina sildītāja kalpošanas laiku.
