एक चिपचिपा रासायनिक रिएक्टर के लिए PTFE विसर्जन हीटर को कैसे संशोधित करें?

एक विशेष रासायनिक संयंत्र ने एक रिएक्टर संचालित किया जो ऑपरेटिंग तापमान पर लगभग 15,000 mPa·s की चिपचिपाहट के साथ एक बहुलक समाधान संसाधित करता था। मौजूदा पीटीएफई इमर्शन हीटर चार महीने के बाद खराब हो गया था। म्यान ने निचले गर्म खंड के साथ एक नरम, फफोलेदार बैंड दिखाया, और इन्सुलेशन प्रतिरोध 8 एमΩ से नीचे गिर गया था। रिएक्टर पारंपरिक अर्थों में उत्तेजित नहीं था {{6}इसमें एक धीमे पैडल स्टिरर का उपयोग किया गया था जो चिपचिपे तरल पदार्थ को धीरे से स्थानांतरित करता था लेकिन हीटर शीथ पर अशांत प्रवाह पैदा नहीं करता था।

चिपचिपे तरल पदार्थ अपने ऊष्मा स्थानांतरण व्यवहार में पानी आधारित स्नान से मौलिक रूप से भिन्न होते हैं। हीटर शीथ पर सीमा परत मोटी और स्थिर है। प्राकृतिक संवहन कमजोर है. हीटर द्वारा उत्पन्न गर्मी कुशलता से बाहर नहीं निकल पाती है, और म्यान का तापमान थोक द्रव तापमान से काफी ऊपर बढ़ जाता है।

चिपचिपे तरल पदार्थों में ऊष्मा स्थानांतरण समस्या

एक चिपचिपे तरल पदार्थ में, संवहन ताप अंतरण गुणांक कम होता है। पानी से 100 गुना अधिक चिपचिपाहट वाले तरल पदार्थ के लिए, गुणांक पानी के मूल्य का 10-20% हो सकता है। किसी दिए गए ताप प्रवाह को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक तापमान अंतर तदनुसार अधिक होता है।

एक चिपचिपे तरल पदार्थ में 1.0 W/cm² पर चलने वाले PTFE विसर्जन हीटर के लिए, शीथ {{1} से - थोक तापमान अंतर 40-60 डिग्री हो सकता है। समान वाट घनत्व पर जल आधारित स्नान में, अंतर 12-18 डिग्री है। उच्च अंतर का मतलब है कि म्यान समान थोक तापमान के लिए बहुत अधिक तापमान पर काम करता है।

चिपचिपे तरल पदार्थों के लिए ऊष्मा स्थानांतरण और सुरक्षित वाट घनत्व

विस्कोस सेवा के लिए हीटर को संशोधित करना

चिपचिपे तरल पदार्थ में सुरक्षित रूप से संचालित करने के लिए हीटर को संशोधित किया जाना चाहिए। संशोधन तीन कारकों को संबोधित करते हैं जो शीथ तापमान निर्धारित करते हैं: वाट घनत्व, सतह क्षेत्र और प्रवाह।

द्रव की चिपचिपाहट के लिए वाट घनत्व को सुरक्षित सीमा तक कम किया जाना चाहिए। पानी की 100 गुना अधिक चिपचिपाहट वाले पॉलिमर समाधान के लिए, सुरक्षित वाट घनत्व 0.6–0.9 W/cm² है। समान वाट क्षमता के लिए अधिक सतह क्षेत्र की आवश्यकता होती है।

एक बड़ा सतह क्षेत्र मल्टी-पास या विस्तारित कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। एक हीटर जो पानी में एक कॉम्पैक्ट बंडल होगा, चिपचिपे तरल पदार्थ में एक लंबा, वितरित तत्व बन जाता है।

म्यान में प्रवाह में सुधार होना चाहिए। धीमी पैडल स्टिरर हीटर की सतह पर प्रवाह नहीं बनाता है। एक समर्पित एडक्टर या एक छोटा रीसर्क्युलेशन पंप म्यान में प्रवाह को निर्देशित कर सकता है, जिससे सीमा परत की मोटाई कम हो जाती है और म्यान का तापमान कम हो जाता है।

चिपचिपी सेवा के लिए संशोधन और शीथ तापमान पर उनका प्रभाव

रिएक्टर ज्यामिति चुनौती

एक रासायनिक रिएक्टर में अक्सर एक प्लेटिंग टैंक की तुलना में एक अलग ज्यामिति होती है। रिएक्टर ऊपर और नीचे गुंबददार, एक केंद्रीय आंदोलनकारी शाफ्ट और बैफल्स के साथ बेलनाकार हो सकता है। हीटर के लिए उपलब्ध स्थान आंदोलनकारी और पोत की दीवार के बीच कुंडलाकार क्षेत्र तक सीमित है।

बड़े सतह क्षेत्र वाला एक मल्टी-पास हीटर कुंडलाकार स्थान में फिट नहीं हो सकता है। हीटर को बर्तन की दीवार की वक्रता का पालन करने या आंदोलनकारी के साथ हस्तक्षेप किए बिना उपलब्ध स्थान में फिट होने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

रिएक्टर ज्यामिति और हीटर विन्यास

जब एक मानक हीटर को संशोधित नहीं किया जा सकता है

यदि रिएक्टर कम वाट घनत्व के लिए आवश्यक सतह क्षेत्र को समायोजित नहीं कर सकता है, तो विकल्प वाट क्षमता को कम करना, कम सेवा जीवन स्वीकार करना या वैकल्पिक हीटिंग विधि का उपयोग करना है। एक बाहरी हीट एक्सचेंजर चिपचिपी सेवा के लिए अधिक उपयुक्त हो सकता है क्योंकि यह कम मात्रा में अधिक सतह क्षेत्र प्रदान कर सकता है।

जब एक कस्टम कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है

कम वाट घनत्व, बड़े सतह क्षेत्र और प्रवाह वृद्धि के साथ एक कस्टम पीटीएफई विसर्जन हीटर कॉन्फ़िगरेशन चिपचिपा रिएक्टर सेवा के लिए डिज़ाइन किया गया है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए ऑपरेटिंग तापमान पर द्रव की चिपचिपाहट, रिएक्टर आयाम, आंदोलनकारी प्रकार और गति, आवश्यक वाट क्षमता और तापमान एकरूपता की आवश्यकता होती है।