Mewn tanc gyda lefel hylif amrywiol (ee, prosesu swp, anweddyddion, tanciau diffodd), bydd gan wresogydd PFA sy'n rhy hir gyfran gormodol yn agored i'r parth anwedd ar lefelau hylif isel, gan achosi gorboethi a methiant cynamserol. Mae hyd gofynnol y gwresogydd yn cael ei bennu gan yr isafswm lefel hylif, nid yr uchafswm. Mae dyluniad diogel yn cadw cyfran agored (parth anwedd) y gwresogydd ar neu'n is na 20-25% o'i gyfanswm hyd. Ar gyfer isafswm lefel hylif o 500 mm, uchafswm hyd y gwresogydd yw 500 / (1 - 0.25)=667 mm. Mae hyn yn sicrhau, ar y lefel isaf, bod o leiaf 75% o'r gwresogydd yn parhau i fod dan y dŵr, a bod yr adran agored yn gweithredu ar dymheredd arwyneb is. Os oes angen gwresogydd hirach ar gyfer gwresogi unffurf ar y llenwad mwyaf, gosodwch wresogyddion sawl cam neu defnyddiwch wresogydd gyda dwysedd wat nad yw'n unffurf (allbwn pŵer is yn y parth uchaf).
Mecanwaith Gorboethi Parth Anwedd
Yn y parth hylifol, y cyfernod trosglwyddo gwres (h) fel arfer yw 500–5,000 W/m²·K. Yn y parth anwedd (aer, ager, neu anwedd asid), mae h yn disgyn i 10–100 W/m²·K. Ar gyfer gwresogydd â dwysedd wat unffurf q (W/cm²), y tymheredd arwyneb yn y parth anwedd yw T_vapor=T_ambient + q / h_vapor. Ar gyfer q=3 W/cm² (30,000 W/m²) a h_vapor=30 W/m²·K, T_vapor=80 + 30,000/30=1,080 gradd – amhosibl. Mewn gwirionedd, mae'r gwresogydd yn rheoli ei hun wrth i'r gwrthiant gynyddu gyda thymheredd, ond gall tymheredd gwain PFA gyrraedd 250-350 gradd o hyd, gan achosi toddi neu ddiraddiad difrifol. Mae fflwcs gwres y parth anwedd diogel yn Llai na neu'n hafal i 1.0 W/cm², sy'n gofyn am q_vapor Llai na neu'n hafal i 10,000 W/m². Ar gyfer gwresogydd unffurf, q_vapor=q_liquid. Felly, yr unig ffordd i gadw'r parth anwedd yn ddiogel yw cyfyngu ar y ffracsiwn o'r gwresogydd sy'n agored, fel bod yr ardal afradu gwres effeithiol yn y parth anwedd yn ddigon mawr i leihau'r fflwcs gwirioneddol. Ond os oes gan y gwresogydd ddwysedd wat unffurf, mae'r rhan agored yn dal i gynhyrchu'r un pŵer fesul hyd uned. Mae'r cynnydd tymheredd yn dibynnu ar h_vapor, sy'n sefydlog. Yn lle hynny, yr ateb yw defnyddio gwresogydd hirach gyda'r un cyfanswm pŵer, fel bod y dwysedd wat (q) yn is ar draws y gwresogydd cyfan. Ar gyfer cyfanswm pŵer sefydlog P, hyd L, q=P / (π × D × L). Mae cynyddu L yn lleihau q yn gymesur.
Dull Cyfrifo ar gyfer Lleiafswm Hyd Gwresogydd
Gadewch:
L_min=isafswm lefel hylif (mm)
L_heater=cyfanswm hyd gwresogydd (mm)
f_exposed=L_exposed / L_heater=(L_heater – L_min) / L_heater=ffracsiwn agored
q_design=dwysedd wat (W/cm²) yn seiliedig ar gyfanswm pŵer ac arwynebedd
Ar gyfer gweithrediad parth anwedd diogel, rhaid i fflwcs gwres y parth anwedd fod yn Llai na neu'n hafal i q_max_vapor=1.0 W/cm². Fodd bynnag, os oes gan y gwresogydd q unffurf, mae'r parth anwedd yn gweld yr un peth q. Felly, rhaid dylunio'r gwresogydd fel bod y ffracsiwn agored yn fach, neu mae'r cyfanswm q yn ddigon isel fel bod hyd yn oed yr adran agored yn ddiogel. Y dull mwyaf ymarferol: dyluniad gyda chyfanswm isel q (Llai na neu'n hafal i 1.5 W/cm²) a therfyn f_ agored i Llai na neu'n hafal i 0.25.
Rheol bawd: L_heater L_min / (1 – f_max), lle mae f_max=uchafswm a ganiateir ffracsiwn agored (fel arfer 0.20-0.25). Ar gyfer L_min=500 mm, L_heater Llai na neu'n hafal i 500 / 0.75=667 mm.
Hyd Gwresogydd Angenrheidiol ar gyfer Senarios Lefel Amrywiol
| Isafswm Lefel Hylif (mm) | Lefel Hylif Uchaf (mm) | Hyd y gwresogydd a argymhellir (mm) | Ffracsiwn Agored ar y Lefel Isaf (%) | Yn gyffredinol q (W/cm²) ar 6 kW, 25 mm OD | Diogelwch Parth Anwedd |
|---|---|---|---|---|---|
| 500 | 2,000 | 650 | 23% | 4.7 (rhy uchel) | Anniogel oni bai q lleihau |
| 500 | 2,000 | 1,200 | 58% | 2.5 | Anniogel (yn agored yn rhy uchel) |
| 500 | 2,000 | 650 (gyda 3 kW yn unig) | 23% | 2.35 | Derbyniol (q isel) |
| 800 | 2,000 | 1,000 | 20% | 3.0 | ymylol (q ar y terfyn) |
| 800 | 2,000 | 1,200 (gyda phŵer dirywiedig) | 33% | 2.0 (dyddiedig) | Derbyniol |
| 1,000 | 3,000 | 1,250 | 20% | 2.4 | Da |
Os yw'r hyd gwresogydd gofynnol ar gyfer sylw llawn ar y lefel uchaf yn llawer hirach na'r hyd diogel ar y lefel isaf, yr ateb yw gwresogyddion sawl cam. Er enghraifft, defnyddiwch wresogydd byr (650 mm) wedi'i osod ar y gwaelod, gwresogydd canolig (1,200 mm) wedi'i osod yn uwch, a gwresogydd hir (2,000 mm) ar y brig. Dim ond y gwresogydd gwaelod sy'n gweithredu pan fo'r lefel yn isel; i gyd yn gweithredu pan yn llawn.
Enghraifft Maes
A waste evaporator had a minimum liquid level of 600 mm and a maximum of 2,500 mm. A single 2,000 mm PFA heater was installed. At minimum level, 1,400 mm (70%) was exposed to vapor. The heater failed within 3 months. The plant replaced it with three heaters: 600 mm (1.5 kW), 1,200 mm (2 kW), and 2,000 mm (2.5 kW), each with level sensors. The 600 mm heater only turned on when level >650 mm. The 2,000 mm heater only turned on when level >1,800 mm. Ni welodd unrhyw wresogydd erioed amlygiad mwy nag 20%. Bu'r tri gwresogydd yn para 5+ o flynyddoedd.
Dwysedd Watiau Di-Unffurf fel Dewis Amgen
Os nad yw gwresogyddion lluosog yn bosibl, nodwch wresogydd sengl gyda dwysedd wat nad yw'n unffurf: mae'r 30% uchaf o hyd y gwresogydd yn cynhyrchu dim ond 20% o'r pŵer fesul uned hyd, tra bod y 70% isaf yn cynhyrchu 80%. Gellir cyflawni hyn trwy amrywio traw y wifren ymwrthedd (gweler Erthygl #25). Ar y lefel isaf, mae gan yr adran uchaf agored fflwcs gwres is, gan leihau tymheredd yr wyneb. Mae'r dyluniad hwn yn ychwanegu 20-30% at gost gweithgynhyrchu ond mae'n caniatáu i wresogydd sengl ddarparu ar gyfer lefelau amrywiol.
Casgliad: Hyd Gwresogydd Sylfaenol ar Lefel Isafswm Hylif gyda Lwfans Amlygiad o 20–25%
Er mwyn osgoi gorboethi parth anwedd, rhaid cyfrifo hyd gwresogydd PFA ar gyfer tanc gyda lefel hylif amrywiol o'r lefel hylif isaf, nid yr uchafswm. Mae dyluniad diogel yn cadw'r ffracsiwn agored ar neu'n is na 20-25% ar y lefel isaf. Ar gyfer isafswm lefel o 500 mm, uchafswm hyd y gwresogydd yw 650-670 mm. Os oes angen gwresogydd hirach ar gyfer unffurfiaeth prosesau, defnyddiwch wresogyddion sawl cam neu wresogydd dwysedd wat nad yw'n unffurf. Bydd un gwresogydd hir sy'n gweithredu gyda ffracsiwn mawr agored yn methu o fewn misoedd. Mae'r lefel yn amrywio, ond nid yw goddefgarwch y gwresogydd ar gyfer datguddiad yn ei wneud. Maint ef ar gyfer yr achos gwaethaf, neu ychwanegu diswyddiad. Mae bywyd eich gwresogydd yn dibynnu ar y lefel isaf, nid yr uchaf.
