Проблемът с ъгъла
Правоъгълен никелиран резервоар е с размери 1800 mm дължина и 900 mm ширина. Четири PTFE нагревателни плочи са монтирани на дългите стени, по две от всяка страна. Температурното картографиране показва, че ъглите на резервоара работят с 4-6 градуса по-хладно от центъра. Поставката за покритие близо до ъглите произвежда тънки отлагания; центърът произвежда тежки отлагания. Екипът по поддръжката е добавил циркулационни помпи, регулирал е температурите и дори е сменил плочите. Проблемът с ъгъла продължава.
Проблемът не е в самите плочи-а как се разпределя топлинната мощност в резервоара. Правоъгълната геометрия създава предвидими студени зони, които изискват умишлено разпределение на мощността, за да бъдат преодолени.
Проблемът с ъгловата геометрия
Правоъгълните резервоари имат повече площ на обем в ъглите. Топлинните загуби през ъглите са по-големи спрямо центъра. Нагревателните плочи, монтирани върху плоските стени, са по-далеч от ъглите, отколкото от центъра на стената. Нагрятата течност трябва да пътува по-далеч, за да достигне ъглите, и докато стигне до там, тя се е охладила значително.
Простите изчисления показват, че разстоянието от стенна-плоча до най-близкия ъгъл е приблизително равно на ширината на стената. В резервоар с ширина 900 mm плоча в центъра на дългата стена е на 450 mm от ъгъла. Нагрятата течност губи 2-3 градуса на това разстояние, създавайки ъглови студени зони.
Проблемът-с претоварване на центъра
Стандартната практика е плочите да се разпределят равномерно по стените. В примера с правоъгълен резервоар две плочи на дълга стена на приблизително еднакво разстояние създават четири нагрети зони. Центърът на резервоара получава припокриваща се топлина от двете страни. Ъглите получават топлина само от едната страна и само от най-близката плоча.
Резултатът: центърът е по-горещ от ъглите. Дори при добра циркулация градиентът-към-ъгъла продължава. Измерванията показват, че центърът обикновено е с 4-6 градуса по-горещ от ъглите при стандартно разстояние между плочите.
| Стратегия за разпределение на мощността | Температурно разпространение от-към-ъгъл | Енергийна ефективност | Разходи за внедряване |
|---|---|---|---|
| Еднакво разстояние, еднаква мощност | 4-6 степен | Базово ниво | Базово ниво |
| Не-равномерно разстояние (по-близо до ъглите) | 2-3 степен | подобни | Ниско (промяна на оформлението) |
| Не{0}}равномерна мощност (по-висока в краищата) | 1-2 степен | Малко по-добре | Умерен (надграждане на контрола) |
| Комбинирано регулиране на разстоянието + мощността | 0,5-1,5 градуса | по-добре | Умерен |
Стратегия за не-унифицирано разстояние
Преместването на плочите по-близо до ъглите намалява разстоянието, което топлината трябва да измине. В резервоар от 1800 mm, вместо да поставяте плочи на 450 mm и 1350 mm от края, преместете ги на 300 mm и 1500 mm. Ъглите вече са на 300 mm от най-близката плоча вместо на 450 mm.
Компромисът-е, че центърът става по-далеч от плочите. Центърът вече е на 600 mm от най-близката табела вместо на 450 mm. Но центърът се възползва от припокриващата се топлина от множество плочи, докато ъглите получават топлина само от една плоча. Не-равномерното разстояние подобрява най-студените зони, без да прегрява центъра.
Не-равномерно разпределение на мощността
Още по-прецизен подход е пускането на ъглови-съседни плочи с по-висока мощност от централните плочи. При оформление с четири-плочи настройте двете крайни пластини на 115% от номиналната мощност, а централните пластини на 85% от номиналната мощност. Общата мощност остава същата, но разпределението се измества към проблемните зони.
Този подход е доказал своята ефективност при множество инсталации. Едно съоръжение намали разпространението на температурата в ъглите-към-центъра от 5,2 градуса на 1,8 градуса, използвайки не-равномерно разпределение на мощността, без да променя позициите на плочите. Надграждането на системата за управление струва $3200 и се изплаща чрез подобрена равномерност на покритието в рамките на 14 месеца.
Комбинираният подход
Най-добрите резултати идват от комбинирането на не-равномерно разстояние с не-равномерна мощност. Поставете чиниите по-близо до ъглите и ги пуснете малко по-горещи. Крайните плочи работят на 110% мощност, централните плочи на 90% мощност. Ъглите получават топлина от по-близки плочи и по-висока мощност. Центърът получава малко по-малко мощност, но се възползва от припокриването на множество зони.
Съоръжение, използващо този комбиниран подход, отчете 1,2 градуса център-до-разпръскване на ъгъла, надолу от 6,1 градуса. Крайното температурно разпределение беше в границите на толеранса за всички производствени изисквания.
Стъпки на практическо изпълнение
Измерете текущия профил.Инсталирайте термодвойки в центъра и в четирите ъгъла. Пуснете резервоара за 24 часа при нормални условия и запишете температури. Това установява базови данни.
Изчислете необходимата корекция.Ако ъглите са с 5 градуса по-студени от центъра, това означава, че топлината от съществуващото оформление на плочата не достига до ъглите. Преместването на плочи по-близо до ъглите се отнася до физическото разстояние.
Първо опитайте с не-равномерна мощност.Регулирането на мощността е по-евтино и по-бързо от движещите се плочи. Поставете крайните плочи 5-10% по-високо, централните плочи 5-10% по-ниско. Измерете новия температурен профил. Ако подобрението е недостатъчно, планирайте повторно позициониране на плочата.
Тествайте и проверете.Изпълнявайте всяка настройка поне 24 часа преди измерване. Температурните промени отнемат време, за да се стабилизират. Използвайте същите точки и условия на измерване като базовата линия.
Когато Uniform Power действително работи
Равномерната мощност е подходяща за резервоари с квадратна или кръгла геометрия. Квадратните резервоари имат равни разстояния от плочите до всички зони. Кръглите резервоари нямат ъгли. Правоъгълни резервоари със съотношения близки до 1:1 също могат да понасят еднаква мощност.
За дълги, тесни резервоари не-равномерното разпределение става по-критично. Съотношението на страните определя сериозността на проблема с ъглите. Резервоар със съотношение на страните 2:1 се нуждае от умерена настройка-може би 5-10% вариация на мощността. Съотношение 4:1 се нуждае от значителна корекция - 15-20% вариация на мощността и агресивно препозициониране на плочата.
Факторът на разположение на сензора
Температурните сензори, поставени в центъра, осигуряват фалшиво усещане за равномерно нагряване. Центърът е най-топлата зона в правоъгълни резервоари. Сензор, който отчита 55 градуса в центъра, не означава, че ъглите са на 55 градуса -те почти сигурно са по-студени. Поставете сензори в най-студените зони (ъгли) или използвайте множество сензори, за да заснемете пълния профил.
Резервоар само с централно отчитане може да бъде 55 градуса при сензора и 50 градуса при ъглите-неприемлив градиент, но невидим, ако се измерва само центърът. Това обяснява защо много съоръжения с ъглови проблеми не ги откриват, докато проверките за качество не успеят. Поставянето на термо-двойка по време на първоначалното пускане в експлоатация определя дали проблемът е открит рано или е открит едва след месеци на неприемливи резултати от покритието.
