Mikil hitauppstreymi þýðir ekki mikið yfirborðshitaflæði
Efnabað gæti þurft umtalsverða hitunargetu, en það að auka hitunar-miðlungshita er ekki alltaf besta leiðin til að ná tilskildum hitauppstreymi.
Fyrir PTFE varmaskipti,yfirborðshitaflæðilýsir því hversu mikill varmi er fluttur í gegnum hverja einingu virks skiptisvæðis:
q'' = Q / A
hvarq''er yfirborðshitaflæði,Qer varmaskylda, ogAer virkt hitaflutningssvæði-.
Færibreytan skiptir máli vegna þess að hægt er að ná sama heildarhitunarskyldu með annað hvort stærra svæði við hóflegt hitaflæði eða minna svæði sem starfar með hærra hitaflæði.
Fyrir ætandi efnaböð hefur það val áhrif á einsleitni hitastigs, vélrænan stöðugleika PTFE, tilhneigingu til gróðursetningar og endingartíma búnaðar.
Af hverju hærra hitaflæði er ekki alltaf betra
Að minnka skiptisvæðið á meðan sömu hitauppstreymi er viðhaldið eykur hitaflæði. Þetta getur gert búnaðinn þéttari, en hitaálagið safnast saman á minna yfirborð.
Hærra hitaflæði getur valdið meiri staðbundnum hitamun á hitamiðlinum, PTFE veggnum og vinnsluvökvanum. Ef blóðrásin er ófullnægjandi getur vökvinn sem liggur beint við yfirborð skiptivarans hitnað mun hraðar en magnbaðið.
Þetta skapar hagnýt verkfræðileg átök:
hærra varmaflæði → minni skipti → lægri upphafskostnaður búnaðar
lægra varmaflæði → stærri skipti → meiri varmabil og hugsanlega betri hitastöðugleiki
Ákjósanlegasta veltur á ferlinu frekar en á þéttleika skiptis eingöngu.
PTFE bætir við efnis-sértæku hitaþoli
PTFE hefur framúrskarandi efnaþol í mörgum árásargjarnum ferlisumhverfi, en hitaleiðni þess er tiltölulega lág miðað við málma sem almennt eru notaðir í varmaskipta.
Hiti verður því að fara í gegnum PTFE vegginn áður en hann kemst í vinnsluvökvann. Heildarhitaviðnámið felur í sér hitunar-meðalhliðina, PTFE-vegginn og vinnslu-vökvahliðina.
Einfaldað viðnámssamband má tjá sem:
1/U=1/klst₁ + Rwall + 1/klst
hvarUtáknar heildarhitaflutning-,h₁ogh₂tákna vökva-hliðarhita-flutningsstuðla, ogRwalltáknar hitauppstreymi veggja.
Þegar hringrás ferlisins er veik getur vökva-hliðarviðnámið orðið verulegt. Einfaldlega að auka hitun-meðalhita getur síðan aukið yfirborðshita án þess að skila hlutfallslegum framförum til magnbaðsins.
Yfirborðshitaflæði ætti að passa við ferli hringrásar
Mikið varmaflæði krefst nægilegrar vökvahreyfingar yfir skiptayfirborðið.
Ef blóðrásin er sterk er hitinn vökvi fljótt fluttur burt og skipt út fyrir kaldari vinnsluvökva. Þetta bætir varmanýtingu skiptisins.
Ef blóðrásin er veik verður varma jaðarlag þykkara. Staðbundin hitun eykst á meðan magnhiti bregst hægt við.
Þetta er sérstaklega mikilvægt í þykkum súrum lausnum, þar sem seigja getur aukist og náttúruleg blóðrás getur orðið óáreiðanleg.
Hagnýtur hiti-flæðissamanburður
| Hönnunaraðferð | Yfirborðshitaflæði | Nauðsynlegt svæði | Hitahegðun | Helsta áhyggjuefni |
|---|---|---|---|---|
| Fyrirferðarlítill skipti | Hátt | Lítil | Hröð staðbundin hitun | Meiri hitauppstreymi |
| Hönnun í jafnvægi | Í meðallagi | Miðlungs | Stöðug hitadreifing | Krefst réttrar flæðissamsvörunar |
| Íhaldssöm hönnun | Lágt | Stórt | Meiri hitauppstreymi | Hærri búnaðarkostnaður og uppsetningarrými |
| Skiptir í yfirstærð | Mjög lágt | Mjög stór | Mögulega lítil yfirborðshleðsla | Léleg svæðisnýting |
Taflan er leiðarvísir fyrir hugmyndaval. Raunverulegt leyfilegt varmaflæði ætti að ákvarða út frá byggingu skipta,-ferlaeiginleikum vökva, rekstrarhita, hringrás og hönnunarmörkum framleiðanda.
Súr böð þurfa meira en hitaútreikning
Í súru efnabaði er efnissamhæfi enn grundvallarkrafa. Sýrustyrkur, hitastig, aðskotaefni og váhrifatími geta haft áhrif á langtíma PTFE hegðun.
Hönnun sem starfar við miðlungs hitaflæði yfirborðs getur veitt frekari hitauppstreymi með því að draga úr þörfinni fyrir mikla hitun-miðlungshita.
Þetta útilokar ekki greiningu á efnasamhæfi. Val á PTFE krefst samt sannprófunar gegn raunverulegu ferli efnafræði og rekstrarhita.
Framleiðsludæmi úr sýruhitun
Íhugaðu stöðugan súr vinnslutank þar sem markmið baðhitastigsins verður að haldast stöðugt þrátt fyrir að innkomandi lausn fari inn undir rekstrarhitastig.
Fyrirferðarlítill skiptibúnaður er upphaflega valinn vegna þess að tiltækt uppsetningarpláss er takmarkað. Við framleiðslu nær skiptarinn tilskildum hitauppstreymi, en hitabreytingar myndast í kringum hitunarsvæðið.
Skoðun sýnir að skiptisvæðið er fullnægjandi miðað við heildar-skyldusjónarmið. Vandamálið er staðbundinn hitastyrkur ásamt ófullnægjandi hringrás nálægt hluta skiptayfirborðsins.
Endurskoðuð hönnun getur aukið skilvirkt svæði og bætt flæðidreifingu frekar en að auka hitun-miðlungshita.
Breytingin dregur úr hitauppstreymi á flatarmálseiningu á sama tíma og hún bætir einsleitni -vökvahita.
Hvernig verkfræðingar ættu að nota hitaflæði við val
Yfirborðshitaflæði ætti að meta ásamt:
Nauðsynleg hitauppstreymi
Virkt hitaflutningssvæði-
Upphitun-miðlungshita
Hitastig ferlisins
Vinnsluhraði-vökvahraða
Vökva seigja
PTFE veggþykkt
Tilhneiging til gróðursetningar
Geymir rúmfræði
Leyfilegt hitastig
FyrirYfirborðsvarmaflæði PTFE varmaskiptar, besta gildið er ekki endilega hæsta verðmæti sem hægt er að ná. Jafnt hitaflæði sem passar við hringrásargetu og efnistakmarkanir getur veitt áreiðanlegri hitastýringu.
Fyrir innkaupaákvarðanir getur samanburður á aðeins skiptisvæði eða heildarhitunargetu falið mikilvægan hitamun. Sterkari forskrift meturhitauppstreymi, skilvirkt svæði, yfirborðshitaflæði, hringrás og rekstrarhiti sem einn hönnunarpakki.
