Как подобрать размер тефлонового нагревателя для резервуара с пропеллерной мешалкой, установленной сбоку-?

Расположенная сбоку-пропеллерная мешалка создает сильный горизонтальный поток жидкости, который течет вокруг резервуара, как река. Погружной нагреватель из ПТФЭ, погруженный в это текучее движение, может рассеивать тепло гораздо эффективнее, чем нагреватель, работающий в спокойном резервуаре. Но нагреватель необходимо правильно разместить в этом циркулирующем потоке – в быстром входящем потоке прямо перед тем, как пропеллер втянет жидкость внутрь.

Из-за технических сложностей определения размеров систем пропеллерной мешалки со стороны нагревателя из ПТФЭ мешалка представляет собой нечто большее, чем просто перемешивающее устройство. Он принимает активное участие в механизме охлаждения обогревателя. Мешалка и нагреватель правильно интегрированы, что обеспечивает значительно улучшенные тепловые характеристики при сохранении безопасной температуры оболочки из ПТФЭ.

Почему перемешивание влияет на размер нагревателя
Погружной нагреватель из ПТФЭ передает энергию жидкости посредством конвекции на поверхности оболочки.

В неподвижном бассейне:

Основной способ переноса тепла – естественная конвекция.

Теплая жидкость медленно сочилась из ножен.

Медленно заменяется более холодной жидкостью.

Поверхностное охлаждение все еще ограничено

В этих условиях нагреватели из ПТФЭ должны работать при консервативной плотности ватт, чтобы предотвратить превышение практического температурного предела оболочки, составляющего около 110 градусов при погружении в воду.

Добавленный сбоку пропеллер существенно влияет на эту тепловую картину.

Принудительная конвекция усиливает теплообмен.
Пропеллер активно перемещает жидкость по поверхности нагревателя, создавая принудительную конвекцию.

Более высокая скорость жидкости
Увеличение скорости жидкости:

Пограничные слои тоньше

Тепло уносится быстрее

Улучшенное охлаждение поверхности

Снижение риска локального перегрева.

Коэффициент теплопередачи значительно увеличивается при форсированном потоке.

Число Рейнольдса для тепловых характеристик
На коэффициент теплопередачи при вынужденной конвекции существенное влияние оказывает число Рейнольдса.

Число Рейнольдса растет с:

Более высокие скорости жидкости

Большие характерные размеры

Жидкость пониженной вязкости

Увеличение скорости мешалки увеличивает перемешивание жидкости, окружающей нагреватель, тем самым увеличивая турбулентность и перемешивание, а также улучшая отвод тепла из оболочки из ПТФЭ.

Эта улучшенная охлаждающая способность позволяет увеличить нагрузку на нагреватель, не нарушая ограничений безопасной температуры оболочки.

Повышенная плотность мощности
Одним из основных преимуществ боковых-мешалок является возможность повысить удельную мощность нагревателя.

Увеличенная типичная плотность ватт
Принудительное перемешивание часто позволяет по сравнению с условиями естественной конвекции:

Допустимая плотность ватт на 20–50 % выше

Точное увеличение зависит от

Свойства жидкостей

Скорость потока

Геометрия резервуаров

Расположение обогревателя

Конструкция мешалки

Эта большая допустимая нагрузка может уменьшиться:

Размер нагревателя

Необходимое количество элементов

Отпечаток места установки

Электрическая сложность.

Пусть подарок выполняет задачу по охлаждению ножен.

Значение местоположения вашего обогревателя
Самым важным правилом при выборе системы мешалки с боковым пропеллером нагревателя из ПТФЭ является правильное расположение.

Качество охлаждения различно на всех участках потока внутри резервуара.

Лучшее положение: перед входом в пропеллер.
Где лучше разместить обогреватель?

На стене танка

Прямо над воздухозаборником

В области самого сильного входящего потока

Эта область обычно охватывает:

Стабильная скорость жидкости

Равномерное охлаждение.

Постоянное направленное движение

Максимальная конвективная эффективность

Входящий поток постоянно сметает более холодную жидкость через поверхность нагрева, прежде чем она попадет на лопасти мешалки.

Это приводит к высокоэффективному и предсказуемому охлаждению оболочки.

Зона разрядки: почему вам следует держаться подальше от нее
Область выброса пропеллера может показаться активной, но обычно это плохое место для размещения нагревателя.

Проблемы в потоке разряда
Зона разряда обычно состоит из:

Турбулентные вихри и

Вихревая рециркуляция

Колебания скорости

Механические вибрации

Такие нестационарные условия потока могут вызвать:

Не-неравномерный нагрев оболочки

Местные точки доступа

Гидродинамические нагрузки при колебании

Вибрационная усталость

Повторяющееся механическое воздействие на ПТФЭ-нагреватели непосредственно в потоке нагнетания может привести к сокращению срока службы.

Оценка скорости потока
Чтобы правильно подобрать размер нагревателя, необходимо оценить скорость жидкости в месте расположения нагревателя.

Методы оценки скорости
Скорость потока в мешалке можно определить по формуле:

Диаметр пропеллера

Скорость вращения (об/мин)

Шаг винта

Геометрия резервуара

Оценка. Если быть более точным, она может включать в себя:

Вычислительная гидродинамика (CFD)

Зонды измерения расхода

Тестирование красителей

Кривые производительности производителя

Более точные оценки скорости повышают уверенность в расчетах разрешенной плотности ватт.

Требования к механической поддержке
Нагреватель, находящийся под принудительным потоком, подвергается постоянной гидродинамической нагрузке.

Усиление конструкций
Опорная конструкция должна быть спроектирована так, чтобы противостоять:

Постоянная сила сопротивления.

Вибрации, вызванные потоком-

Механическое напряжение (циклическое)

Крутящий момент-нагрузки

Общие действия поддержки включают в себя:

Усиленные монтажные кронштейны

Поперечные-раскосы

Виброустойчивые проставки

Жесткие анкеры со стороны резервуара

Длительная вибрация при недостаточных условиях поддержки может привести к:

Трещины из-за усталости

Ослабление крепления

Электрические неисправности

Повреждение оболочки из ПТФЭ

Количество свойств жидкости
Эффективность принудительной конвекции во многом зависит от самой технологической жидкости.

Жидкости низкой вязкости
Жидкости, которые являются тонкими, такие как:

Вода.

Кислоты, разбавленные

Решения для обшивки

хорошо реагируют на перемешивание и вызывают значительное конвективное охлаждение.

Жидкости высокой вязкости
Более вязкие растворы приводят к:

Низкие числа Re

Меньше ударов

Более толстые тепловые пограничные слои

В некоторых системах преимущество перемешивания может быть уменьшено, и может потребоваться более консервативный выбор плотности мощности.

Некоторые другие соображения по дизайну
Есть также некоторые дополнительные аспекты, которые следует учитывать при выборе обогревателя.

Предотвращение зоны кавитации
Нагреватель не следует размещать в зонах кавитации низкого давления, образуемых гребным винтом.

Сохранение глубины погружения
• Поддерживайте надлежащее покрытие жидкости во время перемешивания и регулировки уровня процесса.

Расположение датчика температуры
Контрольные термопары следует размещать в репрезентативных областях смешанного потока, а не в прямом контакте с нагревателем.

Практические преимущества систем нагревателей с перемешиванием
Производительность всей тепловой системы можно значительно улучшить за счет правильной установки мешалки, установленной сбоку-.

Преимущества включают в себя:

Более быстрый разогрев

равномерная температура в баке

Меньшая площадь обогревателя

Повышение энергоэффективности

Более низкая температура оболочки

Увеличенный срок службы обогревателей

Следовательно, контролируемое смешивание с эффективным нагревом часто обеспечивает более стабильную технологическую среду в агрегате.

Абстрактный
Пропеллерная мешалка, установленная сбоку-, может обеспечить значительную тепловую выгоду в системах погружных нагревателей из ПТФЭ за счет значительного усиления принудительной конвекции вокруг оболочки нагревателя. Более высокая скорость жидкости увеличивает коэффициент теплопередачи и обеспечивает гораздо более высокую плотность мощности, чем было бы безопасно в резервуаре с естественной конвекцией.

Секрет успеха – хорошее размещение. Размещение нагревателя перед входом мешалки означает, что оболочка находится в сильном, постоянном входящем потоке, который обеспечивает эффективное и равномерное охлаждение. Напротив, расположение в турбулентном потоке разряда может вызвать проблемы вибрации, нестабильного охлаждения и механической усталости.

Обеспечивая точную оценку расхода, надежную механическую опору и тщательную интеграцию смесителя и нагревателя, система может работать более компактно и эффективно, сохраняя при этом безопасные рабочие температуры из ПТФЭ.

Нагреватель и мешалка не должны быть конкурирующими компонентами за занимаемое пространство в хорошей конструкции технологического резервуара. Лучшими тепловыми системами являются те, в которых смешивание и нагрев рассматриваются как один взаимодействующий блок.