深いプロセスタンクは、浅い化学槽とは異なる熱の問題を引き起こします。特に循環が弱い場合、または加熱ゾーンが 1 つの位置近くに集中している場合、上部の液体層は目標温度に達する可能性がありますが、下部領域は低温のままです。
A PTFE浸漬ヒーターしたがって、深いタンクに設置する場合は、熱循環システム全体の一部として考慮する必要があります。ヒーターの長さ、設置深さ、電力配分、液体の動き、温度センサーの位置はすべて、温度の安定性に影響します。-
深層タンクで温度差が生じる理由
ヒーターが近くの液体の温度を上昇させると、自然対流によって暖かい液体が上方に移動し、冷たい液体が下方に移動する可能性があります。
このメカニズムは有用な循環を提供しますが、その有効性は流体の密度、粘度、温度差、タンクの形状、ヒーターの位置によって異なります。
循環が制限された深いタンクでは、垂直距離が大きくなり、上部領域と下部領域の間に大きな温度差が残ることがあります。
したがって、表面近くに配置された温度センサーは、下部プロセスゾーンが仕様を下回ったままでも目標温度を示す可能性があります。
ヒーターの長さによって加熱ゾーンが決まります
短いヒーターは熱入力を 1 つの領域に集中させます。
もっと長いPTFE浸漬ヒーターアクティブな加熱セクションが適切に浸漬されたままであれば、より長い垂直距離にわたって加熱を分散させることができます。
単にヒーターを長くすることが目的ではありません。アクティブな加熱領域は、温度制御が必要なタンクの部分に対応する必要があります。
たとえば、高さのほとんど全体にわたってプロセス負荷を含む深タンクは、より長い分散加熱ゾーンの恩恵を受ける可能性があります。タンクの下部のみに活性プロセス液体が入っている場合は、別の構成が必要になる場合があります。
配電が重要
平均加熱表面熱流束は、以下を使用して推定できます。
q = P/A
どこPは電気加熱電力であり、Aアクティブな加熱領域です。
12 kW の要件を例に考えてみましょう。
| 構成 | 力 | アクティブ加熱エリア | 平均熱流束 |
|---|---|---|---|
| 短い集中ゾーン | 12kW | 0.60 m² | 20kW/㎡ |
| より長い分散ゾーン | 12kW | 1.20 m² | 10kW/平方メートル |
| 2 つの分散ゾーン | 12kW | 1.20 m² | 10kW/平方メートル |
数値は例示的なものであり、普遍的な動作限界を表すものではありません。
アクティブ領域を増やすと、同じ総電力をより広い表面に分散できます。これによりパフォーマンスが向上するかどうかは、液体の循環と実際のタンクの形状によって異なります。
熱が上部タンクに到達するかどうかは循環によって決まります
深いタンクには、プロセスボリュームを通して熱を移動させるための効果的なメカニズムが必要です。
一部の低粘度溶液には自然対流が適切な場合もありますが、機械循環の方がより予測可能な混合を実現できます。{0}
ポンプの吐出位置は重要です。液体を水平に移動させる循環システムでは、加熱ゾーンが下部に配置されている場合、垂直の温度差が解消されない可能性があります。
したがって、ヒーターの位置と流れの方向の組み合わせは、機器の設計時に評価する必要があります。
温度センサーの位置は制御の安定性に影響を与える可能性があります
単一のセンサーが深い処理タンク内のすべてのポイントを表すことはほとんどありません。
単純化した例を考えてみましょう。
下部加熱ゾーン：68度
中タンク：62度
上部タンク：58度
コントローラー設定値: 60 度
センサーが上部領域に配置されている場合、下部ゾーンがかなり高温であっても、ヒーターは動作し続ける可能性があります。
センサーがヒーターの近くに配置されている場合、上部タンクが必要な温度に達する前にコントローラーが加熱を停止する場合があります。
試運転中の温度マッピングにより、最も代表的な測定位置を特定できます。
最小液体レベルを定義する必要がある
深タンクでは、充填、排水、蒸発、化学薬品の補充中に大幅なレベル変化が発生する可能性があります。
アクティブな加熱ゾーンは、通常の動作条件下では意図された浸漬範囲内にとどまる必要があります。
実際の設計では、以下を確立する必要があります。
最大液面 → 通常動作レベル → 最低液面
最小レベルは、アクティブ加熱セクションおよび保護システムと互換性がある必要があります。
レベル検出と独立した過熱保護により、プロセス条件が正当である場合に追加の安全手段を提供できます。
深型タンクの加熱時間の推定
深いプロセスタンクに 1,200 kg の溶液が入っていると仮定します。例示的な比熱容量 3.6 kJ/(kg・K) を使用すると、必要な温度上昇は 25 度になります。
顕熱エネルギーは次のとおりです。
Q=mcΔT
Q=1,200 × 3.6 × 25=108,000 kJ
これは約 30kWh に相当します。
15 kW のヒーターの場合、理想的な適切な加熱時間は次のようになります。-
30 ÷ 15=2 時間
実際の加熱時間は、タンク壁の損失、表面蒸発、配管、ワークピースの負荷、その他の熱損失により長くなります。{0}
この計算は、必要なヒーター電力が望ましい起動時間または回復時間と一致しているかどうかを確立するのに役立ちます。
複数の加熱ゾーンにより制御が向上
非常に深いタンクの場合、複数のタンクが独立して制御されますPTFE浸漬ヒーターゾーンは、連続的に通電される 1 つの加熱セクションよりも優れた柔軟性を提供する可能性があります。
別々のゾーンは、異なるタンク領域への熱入力を一致させたり、不均一な熱損失を補償したりするのに役立ちます。
ただし、複数のゾーンでは、より多くの電気制御と温度監視も必要になります。さらなる複雑さは、プロセスの熱挙動によって正当化されるはずです。
深型プロセスタンクの選定データ
完全な仕様には以下を含める必要があります。
タンクの深さと直径
通常液面と最低液面
必要な加熱能力
目標温度と許容変動量
化学物質の濃度
液体の粘度
循環方式
ヒーター有効長
ヒーター取付位置
温度-センサーの位置
電源
動作サイクル
したがって、深いタンクの温度を維持するには、単にヒーターのワット数を増やすだけでは済みません。適切なPTFE浸漬ヒーター適切な循環と安全な浸漬深さを維持しながら、熱を効果的にプロセス液体に伝達できる加熱面を配置する必要があります。
深い、狭い、または熱的に不均一なタンクの場合、実際の液面、循環パターン、加熱負荷、利用可能な設置スペースに基づいて、カスタマイズされたヒーターの長さとマルチゾーンの配置を開発できます。-
