गहरी प्रक्रिया वाले टैंक उथले रासायनिक स्नान से अलग थर्मल समस्या पैदा करते हैं। ऊपरी तरल परत लक्ष्य तापमान तक पहुंच सकती है जबकि निचला क्षेत्र ठंडा रहता है, खासकर जब परिसंचरण कमजोर होता है या हीटिंग क्षेत्र एक स्थान के पास केंद्रित होता है।
A पीटीएफई विसर्जन हीटरइसलिए एक गहरे टैंक में स्थापित को संपूर्ण थर्मल सर्कुलेशन सिस्टम का हिस्सा माना जाना चाहिए। हीटर की लंबाई, स्थापना की गहराई, बिजली वितरण, तरल आंदोलन, और तापमान सेंसर स्थिति सभी तापमान स्थिरता को प्रभावित करते हैं।
गहरे टैंकों में तापमान में अंतर क्यों विकसित होता है?
जब कोई हीटर पास के तरल का तापमान बढ़ाता है, तो प्राकृतिक संवहन गर्म तरल को ऊपर की ओर ले जा सकता है जबकि ठंडा तरल नीचे की ओर।
यह तंत्र उपयोगी परिसंचरण प्रदान कर सकता है, लेकिन इसकी प्रभावशीलता द्रव घनत्व, चिपचिपाहट, तापमान अंतर, टैंक ज्यामिति और हीटर की स्थिति पर निर्भर करती है।
सीमित परिसंचरण वाले एक गहरे टैंक में, ऊर्ध्वाधर दूरी इतनी बड़ी हो सकती है कि ऊपरी और निचले क्षेत्रों के बीच महत्वपूर्ण तापमान अंतर बना रहे।
इसलिए सतह के पास स्थित तापमान सेंसर लक्ष्य तापमान का संकेत दे सकता है जबकि निचला प्रक्रिया क्षेत्र विनिर्देश से नीचे रहता है।
हीटर की लंबाई ताप क्षेत्र निर्धारित करती है
एक छोटा हीटर थर्मल इनपुट को एक क्षेत्र में केंद्रित करता है।
एक लंबे समय तकपीटीएफई विसर्जन हीटरहीटिंग को अधिक ऊर्ध्वाधर दूरी पर वितरित कर सकता है, बशर्ते सक्रिय हीटिंग अनुभाग ठीक से डूबा रहे।
उद्देश्य केवल हीटर को लंबा बनाना नहीं है। सक्रिय हीटिंग क्षेत्र को टैंक के उस हिस्से के अनुरूप होना चाहिए जिसमें थर्मल नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
उदाहरण के लिए, एक गहरा टैंक जिसमें इसकी अधिकांश ऊंचाई पर प्रक्रिया भार होता है, लंबे समय तक वितरित ताप क्षेत्र से लाभान्वित हो सकता है। एक टैंक जहां केवल निचले भाग में सक्रिय प्रक्रिया तरल होता है, उसे एक अलग व्यवस्था की आवश्यकता हो सकती है।
बिजली वितरण मामले
औसत ताप सतह ऊष्मा प्रवाह का अनुमान निम्न का उपयोग करके लगाया जा सकता है:
q = P/A
कहाँPविद्युत ताप शक्ति है औरAसक्रिय तापन क्षेत्र है।
एक उदाहरणात्मक 12 किलोवाट आवश्यकता पर विचार करें:
| विन्यास | शक्ति | सक्रिय ताप क्षेत्र | औसत ताप प्रवाह |
|---|---|---|---|
| लघु संकेन्द्रित क्षेत्र | 12 किलोवाट | 0.60 m² | 20 किलोवाट/वर्ग मीटर |
| लंबा वितरित क्षेत्र | 12 किलोवाट | 1.20 m² | 10 किलोवाट/वर्ग मीटर |
| दो वितरित क्षेत्र | 12 किलोवाट | 1.20 m² | 10 किलोवाट/वर्ग मीटर |
आंकड़े उदाहरणात्मक हैं और सार्वभौमिक परिचालन सीमाओं का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं।
सक्रिय क्षेत्र बढ़ाने से समान कुल शक्ति को बड़ी सतह पर वितरित किया जा सकता है। यह बेहतर प्रदर्शन करता है या नहीं यह तरल परिसंचरण और वास्तविक टैंक ज्यामिति पर निर्भर करता है।
सर्कुलेशन यह निर्धारित करता है कि गर्मी ऊपरी टैंक तक पहुंचती है या नहीं
एक गहरे टैंक को प्रक्रिया मात्रा के माध्यम से गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए एक प्रभावी तंत्र की आवश्यकता होती है।
प्राकृतिक संवहन कुछ कम चिपचिपाहट वाले समाधानों के लिए पर्याप्त हो सकता है, लेकिन यांत्रिक परिसंचरण अधिक पूर्वानुमानित मिश्रण प्रदान कर सकता है।
पंप डिस्चार्ज स्थान महत्वपूर्ण है. एक परिसंचरण प्रणाली जो तरल को क्षैतिज रूप से ले जाती है, यदि ताप क्षेत्र नीचे स्थित है तो ऊर्ध्वाधर तापमान अंतर को समाप्त नहीं कर सकता है।
इसलिए उपकरण डिजाइन के दौरान हीटर स्थान और प्रवाह दिशा के संयोजन का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
तापमान सेंसर की स्थिति नियंत्रण स्थिरता को प्रभावित कर सकती है
एक एकल सेंसर शायद ही किसी गहरे प्रक्रिया टैंक में हर बिंदु का प्रतिनिधित्व करता है।
एक सरलीकृत उदाहरण पर विचार करें:
निचला ताप क्षेत्र: 68 डिग्री
मध्य टैंक: 62 डिग्री
ऊपरी टैंक: 58 डिग्री
नियंत्रक सेटपॉइंट: 60 डिग्री
यदि सेंसर ऊपरी क्षेत्र में स्थित है, तो निचला क्षेत्र काफी गर्म होने पर भी हीटर काम करना जारी रख सकता है।
यदि सेंसर को हीटर के करीब रखा गया है, तो नियंत्रक ऊपरी टैंक के आवश्यक तापमान तक पहुंचने से पहले हीटिंग बंद कर सकता है।
कमीशनिंग के दौरान तापमान मानचित्रण सबसे अधिक प्रतिनिधि माप स्थान की पहचान कर सकता है।
न्यूनतम तरल स्तर को परिभाषित किया जाना चाहिए
गहरे टैंकों में लोडिंग, जल निकासी, वाष्पीकरण और रासायनिक पुनःपूर्ति के दौरान पर्याप्त स्तर में बदलाव का अनुभव हो सकता है।
सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत सक्रिय ताप क्षेत्र इच्छित विसर्जन सीमा के भीतर रहना चाहिए।
एक व्यावहारिक डिज़ाइन को स्थापित करना चाहिए:
अधिकतम तरल स्तर → सामान्य परिचालन स्तर → न्यूनतम तरल स्तर
न्यूनतम स्तर सक्रिय ताप अनुभाग और सुरक्षा प्रणाली के अनुकूल होना चाहिए।
स्तर का पता लगाना और स्वतंत्र अधिक तापमान संरक्षण अतिरिक्त सुरक्षा उपाय प्रदान कर सकता है जहां प्रक्रिया की स्थिति उन्हें उचित ठहराती है।
एक गहरे टैंक के लिए तापन समय का अनुमान लगाना
मान लीजिए कि एक गहरे प्रोसेस टैंक में 1,200 किलोग्राम घोल है। 3.6 kJ/(kg·K) की एक उदाहरणात्मक विशिष्ट ताप क्षमता का उपयोग करते हुए, आवश्यक तापमान वृद्धि 25 डिग्री है।
समझदार ताप ऊर्जा है:
क्यू=mcΔT
क्यू=1,200 × 3.6 × 25=108,000 के.जे
यह लगभग 30 kWh के बराबर है।
15 किलोवाट हीटर के साथ, आदर्श समझदार हीटिंग समय होगा:
30 ÷ 15=2 घंटे
टैंक की दीवार के नुकसान, सतह के वाष्पीकरण, पाइपिंग, वर्कपीस लोडिंग और अन्य थर्मल नुकसान के कारण वास्तविक हीटिंग का समय लंबा होगा।
गणना यह स्थापित करने में मदद करती है कि आवश्यक हीटर शक्ति वांछित स्टार्टअप या पुनर्प्राप्ति समय के अनुरूप है या नहीं।
एकाधिक ताप क्षेत्र नियंत्रण में सुधार कर सकते हैं
बहुत गहरे टैंकों के लिए, कई स्वतंत्र रूप से नियंत्रितपीटीएफई विसर्जन हीटरज़ोन एक लगातार सक्रिय हीटिंग अनुभाग की तुलना में अधिक लचीलापन प्रदान कर सकते हैं।
अलग-अलग क्षेत्र अलग-अलग टैंक क्षेत्रों में थर्मल इनपुट का मिलान करने या असमान गर्मी के नुकसान की भरपाई करने में मदद कर सकते हैं।
हालाँकि, कई क्षेत्रों को अधिक विद्युत नियंत्रण और तापमान निगरानी की भी आवश्यकता होती है। अतिरिक्त जटिलता को प्रक्रिया के थर्मल व्यवहार द्वारा उचित ठहराया जाना चाहिए।
डीप प्रोसेस टैंकों के लिए चयन डेटा
एक संपूर्ण विनिर्देश में शामिल होना चाहिए:
टैंक की गहराई और व्यास
सामान्य एवं न्यूनतम तरल स्तर
आवश्यक ताप शक्ति
लक्ष्य तापमान और स्वीकार्य भिन्नता
रासायनिक सघनता
तरल चिपचिपापन
परिसंचरण विधि
हीटर सक्रिय लंबाई
हीटर लगाने की स्थिति
तापमान-सेंसर स्थान
विद्युत आपूर्ति
परिचालन चक्र
इसलिए एक गहरे टैंक में तापमान बनाए रखना केवल हीटर की वाट क्षमता बढ़ाने का मामला नहीं है। उपयुक्तपीटीएफई विसर्जन हीटरहीटिंग सतह ऐसी होनी चाहिए जहां पर्याप्त परिसंचरण और सुरक्षित विसर्जन गहराई बनाए रखते हुए गर्मी को प्रक्रिया तरल में प्रभावी ढंग से स्थानांतरित किया जा सके।
गहरे, संकीर्ण, या थर्मल रूप से गैर-समान टैंकों के लिए, वास्तविक तरल स्तर, परिसंचरण पैटर्न, हीटिंग लोड और उपलब्ध स्थापना स्थान के आसपास अनुकूलित हीटर की लंबाई और बहु-क्षेत्रीय व्यवस्था विकसित की जा सकती है।
