깊은 공정 탱크는 얕은 화학 수조와는 다른 열 문제를 야기합니다. 특히 순환이 약하거나 가열 영역이 한 위치 근처에 집중된 경우, 상부 액체층은 목표 온도에 도달할 수 있고 하부 영역은 더 차갑게 유지됩니다.
A PTFE 침지 히터그러므로 깊은 탱크에 설치된 것은 전체 열 순환 시스템의 일부로 간주되어야 합니다. 히터 길이, 설치 깊이, 배전, 액체 이동 및 온도{1}}센서 위치는 모두 온도 안정성에 영향을 미칩니다.
깊은 탱크에서 온도 차이가 발생하는 이유
히터가 근처 액체의 온도를 높이면 자연 대류로 인해 따뜻한 액체는 위로 이동하고 차가운 액체는 아래로 이동합니다.
이 메커니즘은 유용한 순환을 제공할 수 있지만 그 효과는 유체 밀도, 점도, 온도 차이, 탱크 구조 및 히터 위치에 따라 달라집니다.
순환이 제한된 깊은 탱크에서는 수직 거리가 상부와 하부 사이에 상당한 온도 차이가 남을 만큼 커질 수 있습니다.
따라서 표면 근처에 위치한 온도 센서는 목표 온도를 표시할 수 있으며, 낮은 공정 영역은 사양보다 낮게 유지됩니다.
히터 길이에 따라 가열 영역이 결정됩니다.
짧은 히터는 열 입력을 한 영역으로 집중시킵니다.
더 이상PTFE 침지 히터활성 가열 섹션이 적절하게 잠겨 있는 경우 더 넓은 수직 거리에 걸쳐 가열을 분산할 수 있습니다.
목적은 단순히 히터를 더 길게 만드는 것이 아닙니다. 활성 가열 영역은 열 제어가 필요한 탱크 부분과 일치해야 합니다.
예를 들어, 대부분의 높이에 걸쳐 공정 부하를 포함하는 깊은 탱크는 더 긴 분산 가열 구역이 도움이 될 수 있습니다. 하부 섹션에만 활성 공정 액체가 들어 있는 탱크에는 다른 배열이 필요할 수 있습니다.
배전 문제
평균 가열 표면 열유속은 다음을 사용하여 추정할 수 있습니다.
q = P/A
어디P전기 가열 전력이고A활성 난방 영역입니다.
예시적인 12kW 요구 사항을 고려하십시오.
| 구성 | 힘 | 활성 가열 영역 | 평균 열유속 |
|---|---|---|---|
| 짧은 집중 구역 | 12kW | 0.60 m² | 20kW/m² |
| 더 긴 분산 영역 | 12kW | 1.20 m² | 10kW/m² |
| 두 개의 분산 영역 | 12kW | 1.20 m² | 10kW/m² |
이 수치는 설명을 위한 것이며 일반적인 작동 한계를 나타내지는 않습니다.
활성 영역을 늘리면 더 넓은 표면에 동일한 총 전력을 분배할 수 있습니다. 이것이 더 나은 성능을 제공하는지 여부는 액체 순환과 실제 탱크 형상에 따라 달라집니다.
순환은 열이 상부 탱크에 도달하는지 여부를 결정합니다.
깊은 탱크에는 프로세스 볼륨을 통해 열을 이동시키기 위한 효과적인 메커니즘이 필요합니다.
일부 저점도 용액에는 자연 대류가 적합할 수 있지만-기계적 순환은 보다 예측 가능한 혼합을 제공할 수 있습니다.
펌프 토출 위치가 중요합니다. 액체를 수평으로 이동시키는 순환 시스템은 가열 영역이 바닥에 위치하는 경우 수직 온도 차이를 제거하지 못할 수 있습니다.
따라서 장비 설계 시 히터 위치와 흐름 방향의 조합을 평가해야 합니다.
온도 센서 위치는 제어 안정성에 영향을 미칠 수 있음
단일 센서가 심층 공정 탱크의 모든 지점을 나타내는 경우는 거의 없습니다.
단순화된 예를 생각해 보십시오:
낮은 가열 영역: 68도
중간 탱크: 62도
상부 탱크: 58도
컨트롤러 설정점: 60도
센서가 위쪽 영역에 있는 경우 아래쪽 영역이 상당히 더워도 히터가 계속 작동할 수 있습니다.
센서가 히터 가까이에 배치되면 컨트롤러는 상부 탱크가 필요한 온도에 도달하기 전에 가열을 중단할 수 있습니다.
시운전 중 온도 매핑을 통해 가장 대표적인 측정 위치를 식별할 수 있습니다.
최소 액체 레벨을 정의해야 합니다.
깊은 탱크는 적재, 배수, 증발 및 화학 물질 보충 중에 상당한 수준 변화를 경험할 수 있습니다.
활성 가열 영역은 정상적인 작동 조건에서 의도된 침수 범위 내에 유지되어야 합니다.
실용적인 설계에서는 다음을 설정해야 합니다.
최대 액체 레벨 → 정상 작동 레벨 → 최소 액체 레벨
최소 레벨은 활성 가열 섹션 및 보호 시스템과 호환되어야 합니다.
레벨 감지 및 독립적인 과열 보호 기능은 공정 조건에 따라 추가적인 보호 기능을 제공할 수 있습니다.
깊은 탱크의 가열 시간 추정
심층 공정 탱크에 1,200kg의 용액이 들어 있다고 가정합니다. 3.6 kJ/(kg·K)의 예시적인 비열 용량을 사용하면 필요한 온도 증가는 25도입니다.
현열 에너지는 다음과 같습니다.
Q=mcΔT
Q=1,200 × 3.6 × 25=108,000kJ
이는 약 30kWh에 해당합니다.
15kW 히터를 사용하는 경우 이상적인 합리적인-가열 시간은 다음과 같습니다.
30 ¼ 15=2시간
탱크-벽 손실, 표면 증발, 배관, 공작물 로딩 및 기타 열 손실로 인해 실제 가열 시간은 더 길어집니다.
계산은 필요한 히터 전력이 원하는 시동 또는 복구 시간과 일치하는지 여부를 확인하는 데 도움이 됩니다.
다중 가열 구역으로 제어력 향상 가능
매우 깊은 탱크의 경우 여러 개가 독립적으로 제어됩니다.PTFE 침지 히터구역은 연속적으로 에너지가 공급되는 하나의 가열 섹션보다 더 큰 유연성을 제공할 수 있습니다.
별도의 구역은 열 입력을 다른 탱크 영역에 일치시키거나 불평등한 열 손실을 보상하는 데 도움이 될 수 있습니다.
그러나 여러 구역에는 더 많은 전기 제어 및 온도 모니터링이 필요합니다. 추가적인 복잡성은 공정의 열적 거동으로 인해 정당화되어야 합니다.
심층 공정 탱크 선택 데이터
전체 사양에는 다음이 포함되어야 합니다.
탱크 깊이 및 직경
정상 및 최소 액체 레벨
필요한 가열 전력
목표 온도 및 허용 편차
화학적 농도
액체 점도
순환방식
히터 활성 길이
히터 장착 위치
온도-센서 위치
전기 공급
운영주기
따라서 깊은 탱크의 온도를 유지하는 것은 단순히 히터 전력량을 늘리는 문제가 아닙니다. 적합한PTFE 침지 히터적절한 순환과 안전한 담금 깊이를 유지하면서 열이 공정 액체로 효과적으로 전달될 수 있는 가열 표면을 배치해야 합니다.
깊고 좁거나 열적으로 균일하지 않은{0}}탱크의 경우 실제 액체 수위, 순환 패턴, 가열 부하 및 사용 가능한 설치 공간을 중심으로 맞춤형 히터 길이와 다중{1}}구역 배열을 개발할 수 있습니다.
