द्रव की गहराई हीटिंग प्लेट के ताप वितरण को कैसे प्रभावित करती है?

औद्योगिक रासायनिक टैंकों में, तरल की गहराई बदलने पर एक ही हीटिंग प्लेट बहुत अलग हीटिंग परिणाम उत्पन्न कर सकती है। एक प्रक्रिया टैंक आवश्यक औसत तापमान बनाए रख सकता है जबकि ऊपरी और निचले क्षेत्रों में ध्यान देने योग्य तापमान अंतर दिखाई देता है।

यह गहरे टैंकों, बड़ी मात्रा में रासायनिक स्नान और ऐसी प्रक्रियाओं में अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है जहां उत्पादन के दौरान तरल स्तर में परिवर्तन होता है।

हीटिंग प्लेट के लिए,तरल की गहराई प्राकृतिक संवहन, तापमान स्तरीकरण, परिसंचरण दूरी और पूरे स्नान में गर्मी वितरित करने के लिए आवश्यक समय को प्रभावित करती है.

गहरा तरल हमेशा समान रूप से गर्म क्यों नहीं होता?

एक हीटिंग प्लेट टैंक तल या किसी अन्य परिभाषित सतह से गर्मी को प्रक्रिया तरल में स्थानांतरित करती है।

जैसे-जैसे तरल की गहराई बढ़ती है, गर्म तरल को टैंक के ऊपरी क्षेत्र तक पहुंचने से पहले दूर तक यात्रा करनी होगी। यदि परिसंचरण कमजोर है, तो निचले और ऊपरी क्षेत्रों के बीच तापमान का अंतर महत्वपूर्ण हो सकता है।

प्राकृतिक संवहन मदद कर सकता है क्योंकि गर्म तरल पदार्थ ऊपर की ओर बढ़ता है जबकि ठंडा तरल नीचे की ओर बढ़ता है। हालाँकि, चिपचिपाहट, टैंक ज्यामिति, आंतरिक उपकरण और रासायनिक गुण इस गति को प्रतिबंधित कर सकते हैं।

इसलिए एक गहरे टैंक का मूल्यांकन केवल कुल तरल मात्रा से नहीं किया जाना चाहिए।

द्रव की गहराई परिसंचरण पैटर्न को बदल देती है

एक उथले टैंक के लिए, हीटिंग प्लेट द्वारा उत्पन्न गर्मी अधिकांश तरल को अपेक्षाकृत तेज़ी से प्रभावित कर सकती है।

एक गहरा टैंक एक लंबा परिसंचरण पथ बनाता है। हीटिंग प्लेट गर्म निचले क्षेत्र का उत्पादन कर सकती है जबकि ऊपरी तरल ठंडा रहता है, खासकर स्टार्टअप के दौरान।

इसे अक्सर तापमान स्तरीकरण के रूप में वर्णित किया जाता है।

समस्या तब और अधिक स्पष्ट हो सकती है जब प्रक्रिया तरल में उच्च चिपचिपापन होता है या जब टैंक में आंतरिक घटक होते हैं जो परिसंचरण को बाधित करते हैं।

जबरन परिसंचरण इस प्रभाव को कम कर सकता है, लेकिन दबाव हानि और प्रवाह पथ पर विचार किए बिना पंप प्रवाह को केवल बढ़ाने के बजाय हीटिंग क्षेत्र के आसपास प्रभावी ढंग से वितरित किया जाना चाहिए।

ताप क्षेत्र और गहराई पर एक साथ विचार करने की आवश्यकता है

हीटिंग प्लेट सतह ताप प्रवाह को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

q'' = Q / A

कहाँQतापन शक्ति है औरAसक्रिय तापन क्षेत्र है।

एक उच्च {{0}शक्ति, छोटी -क्षेत्रीय प्लेट एक गहरे टैंक के तल पर मजबूत स्थानीय हीटिंग उत्पन्न कर सकती है। एक बड़ा ताप क्षेत्र थर्मल इनपुट को अधिक व्यापक रूप से वितरित करता है और ताप सतह के पास तापमान अंतर को कम कर सकता है।

हालाँकि, प्लेट क्षेत्र बढ़ाने से स्वचालित रूप से गहरे टैंक स्तरीकरण का समाधान नहीं होता है।

यदि ऊपरी तरल को अपर्याप्त परिसंचरण प्राप्त होता है, तो एक बड़ी हीटिंग प्लेट भी सतह से दूर एक ठंडा क्षेत्र छोड़ सकती है।

तालिका दर्शाती है कि क्यों तरल की गहराई को थर्मल डिज़ाइन पैरामीटर के रूप में माना जाना चाहिए।

स्टार्टअप स्थिर संचालन से अधिक कठिन हो सकता है

ठंडी शुरुआत की स्थितियाँ अक्सर सबसे बड़ा तापमान अंतर पैदा करती हैं।

हीटिंग चक्र की शुरुआत में, हीटिंग प्लेट के पास का तरल पहले गर्म होता है। ऊपरी तरल प्रारंभिक तापमान के करीब रहता है जब तक कि परिसंचरण ऊर्जा को ऊपर की ओर स्थानांतरित नहीं कर देता।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कुछ रासायनिक घोल कम चिपचिपे हो जाते हैं और अधिक आसानी से प्रसारित होते हैं। इसलिए प्रारंभिक वार्मअप अवधि के बाद हीटिंग व्यवहार में सुधार हो सकता है।

एक हीटिंग प्लेट का मूल्यांकन आवश्यक स्टार्टअप समय के साथ-साथ स्थिर{0}}स्थिति परिचालन स्थिति के अनुसार किया जाना चाहिए।

निरंतर उत्पादन के लिए, आने वाले तरल तापमान पर भी विचार किया जाना चाहिए क्योंकि ठंडा फ़ीड लगातार सिस्टम से गर्मी को हटा सकता है।

सेंसर की स्थिति स्तरीकरण को छिपा सकती है

एक एकल तापमान सेंसर पूरे टैंक का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है।

यदि सेंसर हीटिंग प्लेट के करीब स्थित है, तो यह अपेक्षाकृत उच्च स्थानीय तापमान का पता लगा सकता है जबकि ऊपरी प्रक्रिया क्षेत्र ठंडा रहता है।

यदि इसे आउटलेट के पास स्थापित किया गया है, तो रीडिंग परिसंचरण और रिटर्न प्रवाह से प्रभावित हो सकती है।

गहरे रासायनिक टैंकों के लिए, कई माप बिंदु ऊर्ध्वाधर तापमान वितरण के बारे में बेहतर जानकारी प्रदान कर सकते हैं।

निचले और ऊपरी तापमान रीडिंग के बीच अंतर यह निर्धारित करने में मदद कर सकता है कि क्या समस्या अपर्याप्त ताप क्षमता या खराब ताप वितरण है।

पीटीएफई हीटिंग प्लेट्स को संतुलित थर्मल डिजाइन की आवश्यकता होती है

पीटीएफई हीटिंग प्लेटें कई संक्षारक प्रक्रिया तरल पदार्थों में मजबूत रासायनिक प्रतिरोध प्रदान कर सकती हैं। हालाँकि, PTFE में सामान्य धातुओं की तुलना में कम तापीय चालकता होती है, इसलिए ऊष्मा स्थानांतरण डिज़ाइन महत्वपूर्ण रहता है।

ताप शक्ति, सक्रिय क्षेत्र, सामग्री की मोटाई, तरल परिसंचरण और ऑपरेटिंग तापमान के बीच संबंध को एक संपूर्ण प्रणाली माना जाना चाहिए।

गहरे टैंक तापमान स्तरीकरण पर काबू पाने के लिए अत्यधिक विद्युत शक्ति का उपयोग करने से अंतर्निहित परिसंचरण समस्या का समाधान किए बिना स्थानीय सतह का तापमान बढ़ सकता है।

एक बेहतर समाधान में एक बड़ा ताप क्षेत्र, बेहतर परिसंचरण, या एकाधिक ताप क्षेत्र शामिल हो सकते हैं।

गहरे टैंकों का मूल्यांकन कैसे किया जाना चाहिए?

डिज़ाइन प्रक्रिया में शामिल होना चाहिए:

सामान्य एवं न्यूनतम तरल गहराई

टैंक की ऊंचाई और नीचे की ज्यामिति

आवश्यक ऑपरेटिंग तापमान

स्टार्टअप हीटिंग का समय

स्टार्टअप और ऑपरेटिंग तापमान पर तरल चिपचिपापन

परिसंचरण प्रवाह दर

रासायनिक सघनता

हीटिंग प्लेट क्षेत्र और शक्ति

तापमान सेंसर स्थान

एक सतत प्रक्रिया के लिए, थर्मल ड्यूटी का अनुमान इससे लगाया जा सकता है:

क्यू=ṁCpΔT + क्यूलॉस

यह निर्धारित करता है कि कितनी गर्मी की आपूर्ति की जानी चाहिए, जबकि परिसंचरण विश्लेषण यह निर्धारित करता है कि तरल गहराई के माध्यम से उस गर्मी को कितने प्रभावी ढंग से वितरित किया जा सकता है।

विभिन्न तरल गहराई के लिए हीटिंग प्लेट का चयन करना

तरल की गहराई का सीधा प्रभाव इस बात पर पड़ता है कि रासायनिक टैंक के माध्यम से गर्मी कैसे गुजरती है। उथले टैंकों को स्थानीय ताप प्रवाह पर अधिक ध्यान देने की आवश्यकता हो सकती है, जबकि गहरे टैंकों को अक्सर ऊर्ध्वाधर परिसंचरण और तापमान स्तरीकरण पर अधिक ध्यान देने की आवश्यकता होती है।

इसलिए एक उपयुक्त हीटिंग प्लेट का चयन किया जाता हैतरल की गहराई, ताप क्षेत्र, शक्ति घनत्व, परिसंचरण, चिपचिपाहट, टैंक ज्यामिति और उत्पादन तापमान आवश्यकताएँअकेले टैंक की मात्रा के बजाय।

गहरे या परिवर्तनीय स्तर के रासायनिक टैंकों के लिए, ये पैरामीटर यह तय करने के लिए आधार भी प्रदान करते हैं कि क्या एक बड़ी प्लेट, वितरित हीटिंग व्यवस्था, या अनुकूलित हीटिंग जोन अधिक स्थिर तापमान वितरण प्रदान करेंगे।