Горещи и студени зони
Голямо съоръжение за покритие работи с 2000 L вертикални резервоари. Всеки резервоар има шест PTFE нагревателни плочи, разположени около периметъра. Температурното картографиране разкрива разочароващ модел: зоните директно пред всяка плоча са с 4-5 градуса по-горещи от пространствата между плочите. Моделът на нагряване изглежда като поредица от горещи колони, а не като равномерно нагрята вана. Качеството на производството варира в зависимост от това къде са разположени частите.
Разстоянието между нагревателните елементи определя топлинния профил в резервоара. Твърде многото пространство оставя студени зони. Твърде малкото пространство губи капацитет за отопление и създава припокриване, което не подобрява равномерността.
Какво всъщност контролира разстоянието
Разстоянието между елементите контролира две неща: степента на отопляемата зона около всяка плоча и степента на припокриване между съседните зони. Когато разстоянието е широко, всяка плоча създава отделна термична колона. Нагрятата течност се издига, охлажда се на повърхността и се спуска в пространствата между плочите. Това създава предвидими студени зони.
Когато разстоянието е по-тясно, термичните колони се сливат. Нагретите зони се припокриват, създавайки по-равномерно температурно поле. Но има ограничение-след като разстоянието падне под определена точка, допълнителните плочи не подобряват еднородността, те само добавят разходи и сложност.
Правилото на 200 mm
Опитът от множество инсталации предполага практическа насока: максимално разстояние между плочите от приблизително 200 mm за резервоари с дълбочина до 1200 mm. При разстояние от 200 mm термичните колони от съседните плочи се припокриват достатъчно, за да предотвратят студени зони. Над 200 mm се появяват студени зони и се развиват температурни градиенти.
За по-дълбоки резервоари разстоянието трябва да се намали. В резервоар от 1800 mm воденият от плаваемостта-поток носи топлина по-високо, преди да се разпространи хоризонтално. Ефективната нагревателна зона от всяка плоча е по-тясна, което изисква по-близко разстояние. Полевите данни показват, че разстоянието от 150 mm работи добре за дълбоки резервоари.
| Дълбочина на резервоара | Препоръчително максимално разстояние | Температурно разпространение | Брой чинии (2000 L) |
|---|---|---|---|
| 600-1000 мм | 200-250 мм | 2-3 степен | 4-5 чинии |
| 1000-1400 мм | 180-200 мм | 2-3 степен | 5-6 чинии |
| 1400-1800 мм | 150-180 мм | 2-3 степен | 6-7 чинии |
| 1800-2200 мм | 130-150 мм | 2-3 степен | 7-8 чинии |
Наказанието за припокриване
Когато плочите са разположени твърде близо, нагряваните зони се припокриват по начин, който не подобрява еднородността, но увеличава инсталираните разходи. При разстояния под 130 mm подобрението на температурата е минимално-може би 0,5 градуса намаление на разпространението-докато броят на плочите се увеличава с 20-30%. Срокът на изплащане на допълнителните плочи надхвърля очаквания им експлоатационен живот.
Съоръжение, което инсталира осем плочи в резервоар от 1200 mm (разстояние 150 mm) срещу шест плочи (разстояние 200 mm), измерва подобрение на еднородността на температурата само с 0,7 градуса. Двете допълнителни плочи струват $6000 и добавят допълнителна сложност на поддръжката. Възмездието го нямаше.
Крайни ефекти, които заблуждават операторите
Плочите в краищата на резервоара са специален случай. Те имат съседни плочи само от едната страна, така че ефективното разстояние се удвоява, освен ако плочите не са поставени близо до стената. Поставянето на плочи твърде близо до стените създава различен проблем: стената пречи на циркулацията, намалявайки преноса на топлина от тази страна на плочата.
Решението е асиметричното разстояние. Крайните плочи трябва да стоят на приблизително 1,5 × стандартното разстояние от стената. Това осигурява достатъчно място за циркулация, като същевременно запазва студената зона малка. Опитът на място показва, че този подход намалява температурните разлики от край-до-край с 40-60% в сравнение със симетричното разстояние.
Намеса на потока от разположението на плочите
Подреждането на плочите влияе върху моделите на потока извън простото разстояние. Плочите, разположени точно една срещу друга, създават зона на сблъсък на потока, където нагрятата течност се издига и среща, спускайки се преди да достигне повърхността. Това намалява равномерността на температурата в центъра на резервоара.
Разместването на плочите-поставянето им на различни височини или завъртането им на позиции-елиминира модела на сблъсък. В резервоари с шест плочи, подреждането им на редуващи се височини (три по-високи, три по-ниски) подобрява равномерността с 15-25% в сравнение с подреждането с една височина.
Практическа реализация
Започнете с насоките за разстояние.За резервоар с дълбочина 1200 mm планирайте разстояние от 200 mm. Това е отправната точка за решения за оформление.
Регулирайте за геометрията.Правоъгълните резервоари могат да използват различно разстояние между дългите и късите страни. При една инсталация резервоар със съотношение на страните 3:2 използва 200 mm разстояние по дългите страни и 150 mm по късите страни. Крайните зони се нуждаеха от по-тясно разстояние поради ограничената циркулация.
Тествайте и регулирайте.Инсталирането на термодвойки на множество места на резервоара преди и след препозиционирането на плочата осигурява данни за оптимизиране. Едно съоръжение премести плочите с 50 mm по-близо една до друга и измери подобрение от 1,2 градуса в температурното разпространение. Друг премести плочите със 100 mm по-близо и не видя допълнително подобрение-те достигнаха границата на припокриване.
Помислете за ориентацията на плочата.Вертикалните плочи с хоризонтална ориентация създават различни модели на потока. Традиционната мъдрост относно разстоянието предполага вертикални плочи. Хоризонталните плочи следват различни правила-те създават нагрят слой, който се издига равномерно, така че разстоянието между хоризонталните плочи е по-малко критично от тяхното вертикално позициониране.
