Jaunā ķīmiskā vanna var uzturēt pareizo temperatūruPTFE iegremdējamais sildītājsir uzstādīts, tomēr pēc mēnešiem ilgas ražošanas pakāpeniski silda lēnāk. Viens no iespējamiem iemesliem ir nogulšņu uzkrāšanās uz sildvirsmas.
Kristāli, katlakmens, reakcijas produkti vai suspendētas cietās vielas var veidot slāni virs PTFE virsmas. Pat tad, kad sildītājs turpina ievilkt normālu elektrisko strāvu, papildu termiskā pretestība var samazināt efektīvu siltuma pārnesi procesa šķidrumā.
Kā noguldījumi maina siltuma pārnesi
Sildītāja virsmai ir jāpārnes siltumenerģija caur vairākiem slāņiem, pirms enerģija sasniedz tilpuma šķidrumu.
Vienkāršotas attiecības ir šādas:
Q=ΔT/Rkopā
kurQir siltuma pārnese,ΔTir kopējā temperatūras starpība, unRkopāapzīmē kombinēto termisko pretestību.
Kad veidojas nogulsnes slānis, tiek ieviesta papildu pretestība.
Ar to pašu elektrisko jaudu var būt nepieciešama lielāka temperatūras starpība starp sildelementu un šķidrumu, lai pārnestu siltumu sākotnējā ātrumā.
Tas izskaidro, kāpēc sildītājs var palikt elektriski funkcionāls, kamēr apkures veiktspēja pasliktinās.
Kāpēc dažas ķīmiskās vannas rada vairāk nogulšņu
Nogulšņu veidošanās lielā mērā ir atkarīga no procesa ķīmijas.
Kopējie veicinošie nosacījumi ietver:
Augsta ķīmiskā koncentrācija
Vietējā iztvaikošana
Kristalizācija
Suspendētas cietās vielas
Nokrišņu reakcijas
Slikta vannas cirkulācija
Pārmērīga lokālā apkure
Nepietiekama vannas apkope
Tāpēc tvertnē var rasties nogulsnes pat tad, ja kopējā ķīmiskā koncentrācija paliek normālā ražošanas diapazonā.
Vietējie apstākļi tieši ap sildītāju var atšķirties no vidējiem tvertnes apstākļiem.
Vietējā temperatūra var paātrināt nogulsnēšanos
Ja cirkulācija ap sildītāju ir vāja, šķidrums, kas atrodas tieši ap sildvirsmu, var kļūt karstāks nekā lielapjoma vanna.
Tas dažos procesos var radīt labvēlīgus apstākļus nokrišņiem vai kristalizācijai.
Attiecība starp sildīšanas jaudu un virsmas laukumu nodrošina noderīgu sākumpunktu:
q = P/A
kurqir vidējā siltuma plūsma,Pir sildītāja jauda, unAir aktīva apkures zona.
Apsveriet ilustratīvu salīdzinājumu:
| Sildītāja stāvoklis | Jauda | Aktīvā zona | Vidējā siltuma plūsma | Iespējamais termiskais efekts |
|---|---|---|---|---|
| Sadalīta apkure | 10 kW | 1.0 m² | 10 kW/m² | Zemāka vidējā vietējā slodze |
| Koncentrēta apkure | 10 kW | 0.5 m² | 20 kW/m² | Augstāka vidējā vietējā slodze |
| Samazināta efektīvā zona | 10 kW | 0.4 m² | 25 kW/m² | Lielāka termiskā koncentrācija |
Šīs vērtības ir ilustratīvi un nenosaka universālas PTFE darbības robežas.
Noguldījumi var radīt atgriezeniskās saites efektu
Noguldījumu veidošana var kļūt pašpastiprinoša{0}}.
Secība var izskatīties šādi:
Sākotnējā nogulsnēšanās → augstāka termiskā pretestība → augstāka lokālā virsmas temperatūra → lielāka nogulsnēšanās tendence → biezāka nogulsne
Faktiskais mehānisms ir atkarīgs no ķīmiskās sistēmas, tāpēc šo secību nevajadzētu pieņemt katram procesam.
Tomēr, ja apkures veiktspēja pakāpeniski samazinās, bet elektriskā ievade paliek stabila, problēmu novēršanas laikā jāņem vērā virsmas piesārņojums.
Aprite ietekmē noguldījumu sadali
Sildītājs, kas atrodas stagnējošā reģionā, var uzkrāties nogulsnes, kas atšķiras no tā, kas atrodas spēcīgas cirkulācijas ceļā.
Slikta cirkulācija var ļaut suspendētajam materiālam ilgāk palikt sildvirsmas tuvumā.
Turpretim pārmērīga plūsma var radīt citas procesa problēmas, piemēram, šļakatas vai nestabilus virsmas apstākļus.
Noderīgs mērķis ir kontrolēta cirkulācija, kas nepārtraukti aizvieto šķidrumu, kas ieskauj apkures virsmu, netraucējot procesu.
Kāpēc sildītāja jaudas palielināšana var neatrisināt problēmu?
Pieņemsim, ka tvertnei sākotnēji ir nepieciešami 8 kW, lai uzturētu temperatūru. Pēc ievērojamu nosēdumu veidošanās tas pats sildītājs darbojas nepārtraukti, bet vannas temperatūra sāk kristies.
Elektriskās jaudas palielināšana var šķist acīmredzams risinājums.
Tomēr, ja nogulšņu slānis ir ierobežojošā termiskā pretestība, papildu jauda var paaugstināt pamata apkures struktūras temperatūru, proporcionāli neuzlabojot siltuma pārnesi vannā.
Labāka reakcija var ietvert pārbaudi, tīrīšanu, ķīmijas kontroli, cirkulācijas uzlabošanu vai sildītāja nomaiņu atkarībā no iemesla un nogulsnes īpašībām.
Kā noteikt depozīta{0}}ar veiktspējas zudumu
Vairākas darbības tendences var sniegt noderīgas norādes.
Tipisks modelis var ietvert:
Ilgāks palaišanas sildīšanas laiks
Palielināts sildītāja darbības procents
Lēnāka temperatūras atjaunošanās pēc iekraušanas
Lielāka atšķirība starp sildītāju un vannas temperatūru
Redzamas virsmas nogulsnes
Pieaug temperatūras nevienmērība{0}}
Elektriskie mērījumi var arī palīdzēt atšķirt termisko piesārņojumu no elektriskās atteices.
Ja spriegums un strāva paliek tuvu sagaidāmajām vērtībām, kamēr apkures veiktspēja pakāpeniski pasliktinās, problēma var būt vairāk saistīta ar termiskās{0}}pārvades problēmu, nevis vienkāršu pretestības atteici.
Tīrīšanai nepieciešamas procesa{0}}īpašas vadīklas
Ne visas nogulsnes var noņemt, izmantojot vienu un to pašu tīrīšanas metodi.
Tīrīšanas procedūrā jāņem vērā:
Depozīta sastāvs
PTFE virsmas stāvoklis
Ķīmiskā saderība
Mehāniskās tīrīšanas ierobežojumi
Nepieciešamā virsmas apdare
Sildītāja konstrukcija
Agresīva mehāniskā apstrāde vai nesaderīgas tīrīšanas ķimikālijas var sabojāt sastāvdaļas pat tad, ja ir piemērota sākotnējā procesa ķīmija.
Dokumentēts tīrīšanas intervāls var būt noderīgs, ja nogulšņu veidošanās ir atkārtota ražošanas problēma.
Izvēloties, jāņem vērā piesārņojuma apstākļi
Norādot aPTFE iegremdējamais sildītājspar depozītu{0}}vannu, noderīga informācija ietver:
Ķīmiskais sastāvs
Koncentrācijas diapazons
Darba temperatūra
Zināmi nokrišņu apstākļi
Apturēta{0}}cieta koncentrācija
Cirkulācijas metode
Nepieciešamā apkures jauda
Aktīvās apkures virsmas laukums
Tīrīšanas biežums
Paredzamais ražošanas cikls
Tas ļauj novērtēt sildītāja konstrukciju gan attiecībā uz ķīmisko saderību, gan termiskās piesārņojuma risku.
Tāpēc ķīmiskās nogulsnes var samazināt PTFE iegremdējamā sildītāja veiktspēju pat tad, ja elektriskā sistēma paliek normāla. Galvenā problēma ir papildu termiskā pretestība starp sildvirsmu un procesa šķidrumu.
Sildītājs ar atbilstošu virsmas laukumu, kontrolētu jaudas sadali, pietiekamu cirkulāciju un praktisku tīrīšanas stratēģiju var samazināt iespējamību, ka ķīmisko vielu tvertnēs, kurās ir nogulsnēšanās, var ievērojami pasliktināties veiktspēja.
