高粘度の化学溶液用に PTFE 浸漬ヒーターを選択するにはどうすればよいですか?{0}

高粘度の化学溶液では、低粘度の浴とは異なる加熱の問題が発生します。-ヒーターは必要な電気出力に達する可能性がありますが、タンクの温度回復が遅い場合や、ヒーター領域と液体の残りの部分との間に大きな温度差が見られる場合があります。

のためにPTFE浸漬ヒーター、粘度は、熱が加熱面からどのように効率的に移動するかに影響します。したがって、ヒーターの出力、有効表面積、循環、設置位置、タンクの形状を合わせて考慮する必要があります。

粘度が加熱性能を変える理由

液体の粘度が高くなると、流れに対する抵抗が増加します。自然対流が弱くなる可能性があり、ポンプや撹拌機による循環の効果も低下する可能性があります。

浸漬ヒーターからの熱伝達は次のように単純化できます。

Q=hAΔT

どこQ熱が伝わり、hは有効熱伝達係数です。-Aアクティブな加熱領域であり、ΔTは加熱面と周囲の液体との温度差です。

ヒーター周囲の液体の移動が制限されると、h減少する可能性があります。同じ量の熱を伝達するには、より大きな温度差が必要になる場合があります。

粘度が高いとヒーターの周囲に熱い層ができる可能性があります

高粘度の溶液はヒーター表面からゆっくりと離れる可能性があります。-

したがって、ヒーターのすぐ周囲の液体はバルク溶液よりもかなり暖かくなる可能性があります。

これにより 2 つの問題が生じます。

1 つ目は温度の不均一性です。- 2 つ目は、ヒーター表面での熱負荷の増加です。

ヒーターから遠く離れた位置にあるタンクセンサーは、加熱面のすぐ周囲の液体が既にかなり高温になっているにもかかわらず、目標温度を下回る温度を示し続ける可能性があります。

ヒーターの出力を増やすだけで、この状態がより深刻になる可能性があります。

伝熱面積がより重要になる

平均加熱表面熱流束は次のように推定できます。

q = P/A

どこP電力であり、Aアクティブな加熱領域です。

10 kW の加熱要件を例に考えてみましょう。

これらの数値は計算例であり、一般的な PTFE 動作値の許容値ではありません。

アクティブ領域を増やすと、同じ電力をより広い表面全体に分配できます。これによって実際のプロセスのパフォーマンスが向上するかどうかは、循環、化学的特性、ヒーターの形状、タンクの寸法によって異なります。

温度変化は粘度に影響を与える可能性があります

多くの化学液体は、温度が上昇すると粘度が低下します。

これにより、起動時に重要なダイナミクスが生まれます。

加熱の開始時は、溶液が比較的粘度が高く、循環が悪い場合があります。温度が上昇すると、粘度が低下し、流体の動きが改善される場合があります。

したがって、暖房システムは起動中と定常状態の動作中に異なる動作をする可能性があります。{0}}

定常状態条件のみからサイズ設定されたヒーターでは、初期粘度が大幅に高い場合、不十分な始動性能が得られる可能性があります。{0}}

機械循環は流体と一致する必要がある

高粘度の溶液の場合、タンク内に熱を移動させるために機械的な循環が必要になる場合があります。{0}

ただし、公称ポンプ容量だけでは効果的な熱伝達は保証されません。

流路は加熱ゾーンに到達し、加熱された液体をタンクのより冷たい部分に向かって輸送する必要があります。

ヒーターをバイパスする循環システムでは、局所的な熱伝達が弱いにもかかわらず、全体の流量が高くなります。

したがって、撹拌機の位置、ポンプ入口、排出位置、内部配管、およびヒーターの配置は、完全なシステムとして評価する必要があります。

ヒーターの位置により停滞ゾーンを減らすことができる

ヒーターをタンクの隅や壁の近くに設置すると、液体交換が弱くなる場合があります。

粘性溶液の場合、この問題はより顕著になる可能性があります。

アクティブな加熱面は、理想的には、循環が複数の方向からヒーターに到達する場所、またはプロセスの流れが意図的に加熱ゾーンを横切るように誘導される場所に配置する必要があります。

タンクの底部と壁からの隙間には、沈殿物、堆積物、メンテナンスのアクセスも考慮する必要があります。

流体の特性から加熱時間を推定可能

例示的なタンクに、比熱容量 2.8 kJ/(kg・K) の高粘度化学溶液 600 kg が入っていると仮定します。-。必要な温度上昇は 40 度です。

顕熱エネルギーは次のとおりです。

Q=mcΔT

Q= 600 × 2.8 × 40=67,200 kJ

これは約 18.7 kWh に相当します。

12 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。-

18.7 ÷ 12=1.56 時間

実際の加熱時間は、タンクの熱損失、配管、蒸発、ワークの負荷、その他の熱の影響により長くなります。

この例では、ヒーターの選択に水の特性を仮定するのではなく、化学溶液の実際の比熱容量を使用する必要がある理由も示しています。

電力は実際の熱伝達条件と一致する必要があります-

高粘度のバスの場合、過剰な出力のヒーターを選択すると、困難な熱環境が生じる可能性があります。{0}

より良いアプローチは、以下のバランスを取ることです。

必要な加熱速度

アクティブ加熱エリア

平均熱流束

循環能力

バス粘度

動作温度

タンクの形状

温度均一性の要件

目的は単に最大加熱力ではありません。有用な目標は、過度の局所的な熱集中を生じさせずに十分な熱伝達を行うことです。

調達にはどのような情報を含めるべきですか?

高粘度の化学薬品を塗布する場合は、次のことが必要です。-

化学組成

始動温度における粘度

使用温度での粘度

比熱容量

密度

目標温度

加熱所要時間

タンク寸法

循環方式

最低液面レベル

必要なヒーター電力

利用可能な電源

この情報により、PTFE浸漬ヒーター単純化された水ベースの仮定ではなく、実際の流体の挙動に基づいて設計される必要があります。{0}}

特に粘性の高い溶液、制限された循環、深いタンク、または大きな加熱負荷の場合、カスタマイズされた加熱表面積とヒーターの形状により、より優れた熱分布を実現できます。最終的な構成では、化学薬品タンク全体で安定した加熱を実現するために、熱流束、循環、浸漬深さ、プロセス温度のバランスを取る必要があります。