Bagaimana Memilih Panjang Pemanas PFA yang Betul untuk Tangki dengan Paras Cecair Terapung untuk Mengelak Zon Wap Terlalu Panas?

Pemanas PFA tertakluk kepada kedalaman rendaman yang berbeza-beza dalam tangki dengan paras cecair terapung (pemprosesan kelompok, pengisian sekejap-sekejap, penyejatan/kepekatan). Sebilangan besar pemanas beroperasi dalam zon wap jika terlalu lama untuk paras cecair minimum, yang boleh menyebabkan terlalu panas, kemerosotan PFA dan kegagalan awal. L_pemanas Kurang daripada atau sama dengan L_min_perendaman × (1 + f), di mana f ialah bahagian pemanas yang dibenarkan dalam wap (biasanya 15–25%), harus dipenuhi dengan panjang pemanas L_pemanas yang betul. Panjang pemanas ideal untuk tangki dengan paras cecair minimum 1.0 m dan maksimum 3.0 m ialah 1.2–1.3 m (20–30% di atas paras min). Kegagalan pantas akan mengakibatkan pemanas yang lebih panjang (2.0 m) mempunyai 1.0 m terdedah pada tahap min. Gunakan pemanas dengan-ketumpatan watt yang tidak seragam (kuasa rendah di atas) atau beberapa pemanas berperingkat mengikut aras (rendah, sederhana, tinggi) untuk mengendalikan tahap yang berbeza. Objektifnya adalah untuk mengelakkan suhu PFA melebihi 180 darjah dengan mengekalkan ketumpatan watt zon wap di bawah 0.5–1.0 W/cm².

Suhu dan Ketumpatan Kuasa dalam Zon Wap
P_vapor=P_total × (L_vapor / L_total) ialah kuasa dalam zon wap dengan pemanas seragam (ketumpatan watt malar sepanjang panjang). q_wap=P_wap / A_vapor=(P_total / L_total) × L_vapor / (π × D × L_vapor)=P_total / (π × D × L_total)=pemalar ialah fluks haba zon wap! Oleh itu, tanpa mengira jumlah pendedahan, ketumpatan watt dalam zon wap adalah sama seperti dalam zon cecair. Itu isunya. Bahagian terdedah pemanas bertujuan untuk 3 W/cm² dalam cecair mengalami 3 W/cm². Suhu permukaan pada 3 W/cm² dalam wap (h=10–50 W/m²·K vs. 1,000 dalam cecair) ialah 600–3,000 darjah (mustahil). Wayar rintangan menjadi panas, PFA cair atau pemotongan haba tersandung apabila pemanas sebenarnya{33}}mengawal selia sendiri. Hanya fluks haba zon wap yang sangat rendah-<0.5–1.0 W/cm²-is safe.

Kriteria pemilihan: Kurang daripada atau sama dengan 1.0 W/cm² hendaklah fluks haba zon wap. Perkadaran terdedah L_wap/L_total yang dibenarkan untuk pemanas dengan jumlah ketumpatan watt q_total adalah sama dengan q_max_vapor/q_total. L_vapor/L_total=1.0/3.0=0.33 (33% pendedahan dibenarkan) untuk q_total=3 W/cm². Oleh itu, L_heater Kurang daripada atau sama dengan 1.0 / (1 – 0.33)=1.5 m jika paras cecair minimum ialah 1.0 m. Untuk selamat, gunakan pendedahan 20–25% dalam amalan.

Jadual untuk Memilih Panjang Pemanas
Pecahan Wap Maksimum Dibenarkan q_jumlah (W/cm²) Tahap Cecair Minimum (m) Tahap Cecair Maksimum (m)Panjang Pemanas Maksimum (m) Panjang Pemanas yang Dicadangkan (m) Konfigurasi
0.8 2.5 3.0 0.25 1.07 1.0 Pemanas pendek dalam paras minimum 1.0 3.0 3.0 0.25 1.33 1.2 Boleh Diterima 1.2 3.5 3.0 0.25 1.60 1.5 Baik 1.5 4.0 3.0 0.25 2.00 1.8 Marginal; menggunakan pemanas berperingkat
1.0 3.0 4.0 0.20 1.25 1.1 Pemanas yang lebih pendek diperlukan untuk ketumpatan watt yang lebih tinggi
1.0 3.0 2.0 0.35 1.54 1.4 Pemanas yang lebih panjang boleh dilakukan dengan ketumpatan watt yang lebih rendah.
Mana-mana Mana-mana Mana-mana Mana-mana 0.15 (konservatif) L_min / (1 – 0.15)=L_min/0.85 0.85× L_min Reka bentuk konservatif
Pemanas dengan Peringkat-peringkat untuk Tahap Berbeza
Pemanas tunggal tidak boleh menservis kedua-dua ekstrem tanpa terlalu panas pada aras rendah jika aras minimum ialah 1.0 m dan maksimum ialah 4.0 m (4× varians). Gunakan pemanas tiga peringkat:

Pemanas A pendek (1.2 m), rendah-dilekapkan dan sentiasa digunakan (paras min meliputinya).

Pemanas B: sederhana (2.5 m), diaktifkan apabila aras melebihi 1.5 m

Pemanas C adalah panjang (4.0 m) dan diaktifkan apabila aras melebihi 2.5 m.

Berdasarkan penderia aras, sistem kawalan mengaktifkan pemanas. Hanya Pemanas A, yang tenggelam sepenuhnya, berfungsi pada tahap minimum (1.0 m). Fungsi A+B di peringkat pertengahan. Ketiga-tiga berfungsi pada tahap maksimum. Pada ketumpatan watt penuh, tiada pemanas pernah mengalami zon wap.

Pemanas ketumpatan watt tidak-seragam, yang mempunyai kuasa rendah di bahagian atas dan kuasa tinggi di bahagian bawah, ialah alternatif. Reka bentuk 0.5 m atas untuk 0.5 W/cm² (terdedah pada aras rendah) dan bahagian bawah 1.5 m untuk 3.5 W/cm² untuk pemanas 2.0 m. Penggulungan tersuai diperlukan untuk ini (lihat Artikel #25). 20–30% lebih mahal.

Contoh di Padang
Semasa kitaran kelompok, paras cecair dalam penyejat kimia berubah antara 0.8 dan 2.5 meter. Pemanas asal dibina untuk tahap maksimum dan berukuran 2.4 meter panjang. 1.6 meter pemanas telah terdedah kepada wap pada ambang minimum (0.8 meter). Selepas tiga bulan, PFA bertukar coklat dan retak disebabkan kawasan terdedah beroperasi pada 3 W/cm² di udara. Pemanas 1.1 m (terkubur sepenuhnya walaupun pada tahap minimum) dipasang di tempatnya oleh loji. Pengeluaran berkurangan walaupun saiz kelompok diturunkan untuk mengekalkan tahap minimum di atas pemanas. Selepas itu, loji itu menyediakan sistem berperingkat dengan pemanas 2.0 m yang hanya dihidupkan apabila aras melebihi 1.5 m dan pemanas 1.2 m yang sentiasa dihidupkan. Wap tidak pernah dilihat oleh pemanas 1.2 m. Pada aras rendah, pemanas 2.0 m tidak pernah dihidupkan. Kapasiti pengeluaran telah dipulihkan, dan kedua-dua pemanas bertahan lebih daripada tiga tahun.

Kesimpulannya, untuk elaun wap 25%, L_heater Kurang daripada atau sama dengan L_min / 0.75
Dalam tangki dengan paras cecair terapung, pilih panjang pemanas L_pemanas supaya L_pemanas Kurang daripada atau sama dengan L_min_perendaman / (1 – f), dengan f ialah pecahan wap yang dibenarkan (biasanya 0.20–0.25), untuk mengelakkan zon wap terlalu panas. L_heater Kurang daripada atau sama dengan 1.0 / 0.75=1.33 m untuk L_min=1.0 m. Gunakan{14}}pemanas ketumpatan watt yang tidak seragam atau pemanas berperingkat, yang merupakan banyak pemanas yang dicetuskan oleh penderia aras, jika panjang yang diperlukan lebih panjang. Hayat pemanas yang lebih lama dan kurang masa henti membayar kos pementasan. Beberapa bulan akan berlalu sebelum pemanas pada ketumpatan watt penuh yang terdedah kepada wap gagal. Gunakan sedikit atau tiada kuasa untuk melindungi zon wap. Pemanas panjang tunggal pada beberapa tahap tidak berfungsi; pementasan tidak. Daripada menyasarkan tahap tertinggi, reka bentuk untuk yang terendah. Apabila tangki rendah, pemanas mesti bertahan. Ia gagal pada ketika itu. Gunakan pementasan atau panjang pendek untuk melindunginya. Kumpulan anda akan berterima kasih.