रासायनिक टैंकों में असमान तापन एक आम समस्या है। तापमान नियंत्रक लक्ष्य मान दिखा सकता है जबकि स्नान का एक क्षेत्र दूसरे की तुलना में काफी ठंडा रहता है। अन्य मामलों में, हीटर के पास जमा दिखाई देता है, उत्पाद की गुणवत्ता टैंक की स्थिति के बीच भिन्न होती है, या हीटर चक्र अपेक्षा से अधिक बार चालू और बंद होता है।
एक के लिएपीटीएफई विसर्जन हीटर, असमान हीटिंग शायद ही कभी अकेले एक पैरामीटर के कारण होता है। हीटर ज्यामिति, बिजली घनत्व, तरल परिसंचरण, टैंक आकार, स्थापना स्थिति, और तापमान सेंसर स्थान सभी योगदान दे सकते हैं।
असमान तापन ऊष्मा वितरण के साथ शुरू होता है
एक विसर्जन हीटर अपनी सक्रिय ताप सतह के माध्यम से ऊर्जा स्थानांतरित करता है। यदि तापन शक्ति एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित है, तो आसपास के तरल को उच्च स्थानीय ताप इनपुट प्राप्त होता है।
औसत सतह ताप प्रवाह का अनुमान इससे लगाया जा सकता है:
q = P/A
कहाँPहीटर की शक्ति है औरAसक्रिय तापन क्षेत्र है।
उदाहरण के लिए, 0.5 वर्ग मीटर सक्रिय क्षेत्र वाले 10 किलोवाट के हीटर का औसत ताप प्रवाह 20 किलोवाट/वर्ग मीटर है।
1.0 वर्ग मीटर सक्रिय क्षेत्र के साथ दूसरे 10 किलोवाट विन्यास का औसत मूल्य 10 किलोवाट/वर्ग मीटर होगा।
गणना सार्वभौमिक स्वीकार्य ताप प्रवाह को परिभाषित नहीं करती है। वास्तविक प्रदर्शन पीटीएफई निर्माण, स्नान रसायन विज्ञान, परिसंचरण, तापमान और हीटर ज्यामिति पर निर्भर करता है।
खराब परिसंचरण तापमान क्षेत्र बना सकता है
तरल पदार्थ की गति तापमान की एकरूपता को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है।
जब परिसंचरण कमजोर होता है, तो गर्म तरल हीटर के करीब रह सकता है जबकि ठंडा तरल दूर रहता है। इससे टैंक के अंदर तापमान में उतार-चढ़ाव पैदा होता है।
एक सरलीकृत ऊष्मा स्थानांतरण संबंध है:
क्यू=hAΔT
यदि हीटिंग सतह के चारों ओर तरल पदार्थ की गति कम हो जाती है, तो प्रभावी गर्मी हस्तांतरण गुणांक कम हो जाता हैhभी घट सकता है.
फिर हीटिंग सिस्टम को उसी शक्ति को स्नान में स्थानांतरित करने के लिए बड़े तापमान अंतर की आवश्यकता हो सकती है।
यह चिपचिपे रासायनिक समाधानों या सीमित प्राकृतिक संवहन वाले टैंकों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
हीटर की स्थिति समस्या को और भी बदतर बना सकती है
टैंक की दीवार के बहुत करीब स्थापित हीटर असमान हीटिंग उत्पन्न कर सकता है क्योंकि सक्रिय सतह के हिस्से के चारों ओर तरल की आवाजाही प्रतिबंधित है।
आंतरिक पाइप, वर्कपीस, बैफल्स, टैंक - निचली संरचनाएं, और सक्शन या डिस्चार्ज लाइनें समान प्रभाव पैदा कर सकती हैं।
एक व्यावहारिक स्थापना समीक्षा में इसकी जांच होनी चाहिए:
हीटर और टैंक की दीवार के बीच की दूरी
टैंक तल से दूरी
परिसंचरण आउटलेट का स्थान
वापसी प्रवाह की स्थिति
आंतरिक पाइपिंग
वर्कपीस लोडिंग क्षेत्र
तापमान-सेंसर स्थान
लक्ष्य केवल हीटर को टैंक के अंदर रखना नहीं है, बल्कि सक्रिय हीटिंग ज़ोन को रखना है जहां तरल विनिमय पर्याप्त है।
तापमान-सेंसर स्थान समस्या को छिपा सकता है
एक एकल तापमान सेंसर पूरे टैंक का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है।
उदाहरण के लिए, सर्कुलेशन रिटर्न के नजदीक स्थित एक सेंसर एक अच्छी तरह से मिश्रित तापमान का पता लगा सकता है, जबकि एक दूरस्थ कोने ठंडा रहता है। हीटर के बहुत करीब स्थित सेंसर में विपरीत समस्या हो सकती है और स्थानीय रूप से ऊंचे तापमान का पता लगाया जा सकता है।
इससे अनावश्यक हीटर साइक्लिंग या अन्यत्र अपर्याप्त हीटिंग हो सकता है।
बड़े टैंकों के लिए, सेंसर प्लेसमेंट का मूल्यांकन हीटर स्थान और परिसंचरण पैटर्न के साथ किया जाना चाहिए। जब महत्वपूर्ण स्थानिक तापमान अंतर अपेक्षित हो तो एकाधिक माप बिंदु उपयुक्त हो सकते हैं।
बड़े टैंकों में हीटर की दूरी मायने रखती है
विभिन्नपीटीएफई विसर्जन हीटरएक संकेंद्रित ताप क्षेत्र की तुलना में अधिक वितरित ताप प्रदान कर सकता है।
हालाँकि, केवल हीटर जोड़ने से स्वचालित रूप से एकरूपता में सुधार नहीं होता है।
यदि कई हीटर एक साथ स्थापित किए जाते हैं, तो गर्मी एक क्षेत्र में केंद्रित रह सकती है। यदि हीटर बहुत दूर स्थित हैं, तो अलग-अलग गर्म और ठंडे क्षेत्र विकसित हो सकते हैं।
इसलिए रिक्ति को टैंक ज्यामिति और तरल परिसंचरण का पालन करना चाहिए।
एक सरलीकृत डिज़ाइन उद्देश्य हीटिंग ज़ोन को वितरित करना है ताकि उत्पन्न गर्मी को अलग-अलग हीटरों के आसपास जमा होने के बजाय उपयोगी प्रक्रिया मात्रा में ले जाया जा सके।
एक व्यावहारिक तापमान-मानचित्रण उदाहरण
चार माप स्थानों वाले एक उदाहरणात्मक रासायनिक टैंक पर विचार करें:
| माप बिंदु | तापमान का अवलोकन किया गया | संभावित व्याख्या |
|---|---|---|
| हीटर के पास | 68 डिग्री | मजबूत स्थानीय ताप इनपुट |
| टैंक का केंद्र | 62 डिग्री | आंशिक मिश्रण |
| विपरीत दीवार | 57 डिग्री | कमजोर गर्मी परिसंचरण |
| टैंक आउटलेट के पास | 60 डिग्री | मध्यवर्ती प्रवाह की स्थिति |
यदि नियंत्रक 60 डिग्री पर सेट है और सेंसर आउटलेट के पास स्थित है, तो सिस्टम सही ढंग से काम करता हुआ दिखाई दे सकता है, भले ही टैंक में 57-68 डिग्री तापमान रेंज हो।
यह उदाहरण दर्शाता है कि नियंत्रक सटीकता अकेले तापमान एकरूपता की गारंटी क्यों नहीं देती है।
जमाव थर्मल प्रतिरोध को बढ़ा सकते हैं
हीटिंग सतह पर रासायनिक जमा गर्मी हस्तांतरण को और अधिक जटिल बना सकता है।
एक जमा परत हीटिंग तत्व और तरल के बीच अतिरिक्त थर्मल प्रतिरोध का परिचय देती है। जैसे-जैसे प्रतिरोध बढ़ता है, उसी शक्ति को स्थानांतरित करने के लिए हीटर को अधिक आंतरिक तरल तापमान अंतर की आवश्यकता हो सकती है।
यदि जमा असमान है, तो हीटर के विभिन्न खंड अलग-अलग तापीय परिस्थितियों में काम कर सकते हैं।
इसलिए क्रिस्टलीकरण, स्केलिंग, या रासायनिक निर्माण की संभावना वाली प्रक्रियाओं के लिए नियमित निरीक्षण और उचित स्नान नियंत्रण प्रक्रियाएं महत्वपूर्ण हो सकती हैं।
असमान तापन को कैसे ठीक करें
समस्या निवारण के लिए हीटर की शक्ति को तुरंत बढ़ाने के बजाय संपूर्ण थर्मल सिस्टम की जांच करनी चाहिए।
उपयोगी जाँचों में शामिल हैं:
कई टैंक स्थानों पर तापमान का मानचित्रण
वास्तविक तरल परिसंचरण को मापना
हीटर की सतह की स्थिति का निरीक्षण करना
हीटर रिक्ति की जाँच करना
हीटर की समीक्षा-से-दीवार क्लीयरेंस
तापमान की पुष्टि करने वाला सेंसर स्थिति-
प्रक्रिया विनिर्देश के साथ वास्तविक स्नान सांद्रता की तुलना करना
जाँच करना कि क्या सक्रिय ताप क्षेत्र आवश्यक शक्ति से मेल खाता है
खराब परिसंचरण को ठीक किए बिना बिजली बढ़ाने से स्थानीय तापमान में अंतर और भी बदतर हो सकता है।
एक के लिएपीटीएफई विसर्जन हीटर, समान हीटिंग शक्ति, सक्रिय सतह क्षेत्र, द्रव आंदोलन, स्थापना ज्यामिति और नियंत्रण रणनीति के बीच संबंध पर निर्भर करता है। जब इन मापदंडों को एक साथ डिज़ाइन किया जाता है, तो अत्यधिक ताप क्षमता को जोड़े बिना तापमान अंतर को कम किया जा सकता है।
