Rezervuar devoriga juda yaqin o'rnatilgan PFA suv isitgichlari isitgich va devor o'rtasida to'xtab qolgan yoki sekin{0}}harakatlanuvchi suyuqlikning mahalliy zonasini yaratadi. Ushbu cheklangan bo'shliqda PFA qobig'idan issiqlikni olib yuradigan normal konvektiv oqim cheklangan. Bo'shliqqa tiqilib qolgan suyuqlik asta-sekin qiziydi, uning zichligi pasayadi va u yuqoridagi iliqroq suyuqlik ostida qoladi. Suyuqlikning turg'unligi yoki kanalizatsiyasi deb nomlanuvchi bu holat to'siqsiz isitgichga nisbatan mahalliy issiqlik uzatish koeffitsientini 50-80% ga kamaytiradi. Devorga qaragan PFA qobig'i ochiq idishga qaragan tomondan 15-40 daraja yuqori sirt haroratida ishlaydi, polimer degradatsiyasini tezlashtiradi, qabariq paydo bo'lishiga yordam beradi va isitgichning ishlash muddatini qisqartiradi. Xavfsiz masofani aniqlash uchun tank maydonining samaradorligini isitish moslamasining butun atrofi bo'ylab etarli suyuqlik aylanishiga bo'lgan ehtiyojni muvozanatlash kerak.
Isitgichdagi suyuqlik dinamikasi-devor bo'shlig'i-
Yassi tank devoriga parallel ravishda o'rnatilgan vertikal silindrsimon isitgich uchun bo'shliq kengligi (g) isitgichning tashqi yuzasidan devorgacha bo'lgan masofadir. Bo'shliqdagi tabiiy konveksiya o'lchovsiz Reyl soniga asoslangan turli rejimlarga amal qiladi. Isitgich diametridan (D) g dan 3-4 marta oshib ketganda, bo'shliq ochiq kanal sifatida ishlaydi va issiqlik uzatish koeffitsienti mustaqil isitgichga teng bo'ladi. G 1,5D dan pastga tushganda, isitgichdan ko'tarilgan suyuqlik plyusi devor chegara qatlamiga to'sqinlik qiladi. Isitilgan suyuqlik tor bo'shliqda yuqoriga tezlashadi va yuqori{7}}tezlikdagi oqim hosil qiladi va pastdan sovutgich suyuqlikni o'ziga tortadi. Ushbu jet aslida 0,5D va 1,0D orasidagi bo'shliqlar uchun issiqlik uzatishni yaxshilaydi. Xavfli rejim 0,1D dan 0,4D gacha bo'lgan bo'shliqlarda sodir bo'ladi. Ushbu tor bo'shliqlarda devor yuqoriga qarab oqimning rivojlanishini bostiradi. Suyuqlik ushlanib qoladi va mahalliy Nusselt soni (o'lchovsiz issiqlik uzatish koeffitsienti) erkin oqim qiymatining 30-50% gacha tushadi.
Odatda 25 mm diametrli PFA isitgichi (D=25 mm) uchun xavfsiz masofa chegarasi tank devoridan taxminan 1,0D=25 mm. 10 mm (0,4D) dan pastda turg'unlik rejimi boshlanadi. 5 mm bo'shliqda 90 graduslik suvdagi eksperimental o'lchovlar devorga qaragan tomondan issiqlik uzatish koeffitsientini ko'rsatadi{10}}800 Vt/m²·K (erkin oqim) dan 250–350 Vt/m²·K gacha tushadi. 5 Vt/sm² quvvatda ishlaydigan isitgich uchun bu pasayish PFA sirt haroratini 105 darajadan 135–145 darajaga, devorga qaragan-qara{20}}30-40 darajaga oshiradi. 145 daraja haroratda suv va kislotalarning PFA orqali o'tish tezligi 105 darajaga nisbatan ikki baravar ko'payadi va polimerning valentlik kuchi 15-20% ga kamayadi. 5000 dan ortiq ish vaqti, bu lokalizatsiya qilingan issiq nuqta devorga qaragan-vaqtdan oldin pufakchalar paydo bo'lishiga yoki yorilishiga olib keladi, ochiq tomoni esa shikastlanmagan.
Materiallar va haroratning minimal masofaga ta'siri
The safe minimum distance scales with the expected heat flux and the fluid's thermal diffusivity. For high heat flux applications (>8 Vt/sm²), turg'unlik effekti kuchayadi, chunki bo'shliqdagi harorat ko'tarilishi kattaroqdir. Bunday hollarda minimal xavfsiz bo'shliq 1,5D ga oshishi kerak. Past issiqlik oqimi uchun (<3 W/cm²), gaps as small as 0.3D may be acceptable because the temperature rise remains within safe limits. The fluid viscosity also modifies the behavior. In high-viscosity oils (>1000 cP), tabiiy konvektsiya hatto ochiq tanklarda ham zaifdir. Tor bo'shliqlarda turg'unlik jazosi unchalik jiddiy emas, chunki erkin oqim issiqlik uzatish koeffitsienti allaqachon past (100-200 Vt / m²·K). Yog 'uchun asosiy xavf mahalliy qizib ketish emas, balki umumiy issiqlik uzatishni kamaytirishdir. Suv va suyultirilgan kislotalarda (past yopishqoqlik, yuqori issiqlik tarqalishi) turg'unlik jazosi eng og'ir va xavfsiz masofa talablari eng katta.
Tank devorining materiali muhim ahamiyatga ega, chunki u chegara holatiga ta'sir qiladi. Metall tank devori (yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi) issiqlikni bo'shliqdan uzoqlashtiradi, turg'unlikni qisman yumshatadi. Metall devor issiqlik qabul qiluvchi rolini o'ynaydi, bu bo'shliqdagi suyuqlikni plastik yoki astarli tankga qaraganda sovuqroq ushlab turadi. Zanglamaydigan po'latdan yasalgan tanklar uchun xavfsiz minimal bo'shliq polipropilen yoki FRP tanklariga nisbatan 20-30% ga kamayishi mumkin. Biroq, agar PFA qobig'i devorga tegsa, metall idish tuproqni buzish xavfini keltirib chiqaradi. 480 V gacha bo'lgan kuchlanish uchun kamida 12 mm elektr bo'shlig'i issiqlik nuqtai nazaridan qat'iy nazar saqlanishi kerak.
Ilova parametrlari bo'yicha minimal xavfsiz masofa qo'llanmasi
| Isitgich diametri (D) | Operatsion issiqlik oqimi | Suyuqlik turi (qovushqoqligi) | Tank devori materiallari | Tavsiya etilgan minimal bo'shliq | Bo'shliqni 50% ga qisqartirish oqibati |
|---|---|---|---|---|---|
| 20-25 mm | <3 W/cm² | Suv, suyultirilgan kislota (past yopishqoqlik) | Plastik (PP, PVX, FRP) | 0,5D (10–12 mm) | Sirt haroratining ko'tarilishi: 8-12 daraja; muhim bo'lmagan- uchun qabul qilinadi |
| 20-25 mm | 3–6 Vt/sm² | Suv, suyultirilgan kislota | Plastik | 1,0D (20–25 mm) | Sirt haroratining ko'tarilishi: 20-30 daraja; 2000 soat ichida qabariq paydo bo'ladi |
| 20-25 mm | 3–6 Vt/sm² | Suv, suyultirilgan kislota | Metall (SS, titanium) | 0,7D (14–18 mm) | Metall devor issiqlikni qabul qiladi; Haroratning ko'tarilishi: 12-18 daraja |
| 20-25 mm | >8 Vt/sm² | Har qanday past{0}}qovushqoqlikdagi suyuqlik | Har qanday | 1,5D (38–40 mm) | Bo'shliq<1.0D causes rapid degradation (<500 hours) |
| 30–40 mm (katta{2}}diametrli isitgich) | 3–6 Vt/sm² | Suv, suyultirilgan kislota | Plastik | 1,0D (30–40 mm) | Kattaroq D mutanosib ravishda kattaroq bo'shliqni talab qiladi |
| Har qanday diametr | Har qanday issiqlik oqimi | High-viscosity oil (>1000 cP) | Har qanday | 0,3D (kamida 10 mm) | Turg'unlik uchun kichik jarima; neft viskozitesi baribir konveksiyani cheklaydi |
| Har qanday diametr | Har qanday | Qaynayotgan suyuqlik | Har qanday | 1,5D min | Bug 'pufakchalari qochish uchun bo'sh joy kerak; bo'shliq<1.0D causes vapor blanketing |
| Kichik tank (umumiy kenglik).<5D) | Har qanday | Har qanday | Har qanday | Qo'llanilmaydigan, qo'llab bo'lmaydigan | Markaziy o'rnatishdan foydalaning; devor bo'shlig'i etarli emas; bir nechta kichikroq isitgichlarni o'rnating |
O'rnatishni amaliy tekshirish
Bo'shliqni to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin bo'lmagan mavjud qurilmalar uchun (qavslar yoki gardishlar bilan qoplangan isitgichlar), ikkita dala sinovi etarli bo'shliqni ko'rsatadi. Birinchidan, infraqizil termometr yordamida devorga qaragan tomondan PFA sirt haroratini ko'rish porti orqali yoki tankni to'kish paytida o'lchang. Devorning qarama-qarshi tomoni bilan -devorning ochiq tomoni o'rtasida 15 darajadan ortiq harorat farqi turg'unlikni ko'rsatadi. Ikkinchidan, quvvatsizlangan isitish moslamasining devor-qara tomonini{7}}mahalliy rang o‘zgarishi (sariq{8}}jigarrang) yoki qabariq bor-yo‘qligini tekshiring. Bu belgilar devorga qarama-qarshi tomondan-ochiq tomoni shikastlanganidan ancha oldin paydo bo'ladi. Yangi o'rnatishlar uchun belgilangan minimal bo'shliqni saqlaydigan ajratgichlar yoki to'xtatuvchilardan foydalaning. Plastmassa (PVDF yoki PTFE) to'xtash joylari metalldan afzalroqdir, chunki ular tuproqli yoriqlar yo'llarini yaratmaydi. Isitgichning yuqori va pastki qismidagi oʻrindiqlar faqat-oʻrtadagi-toʻxtash joylari oʻzlarining turgʻunlik nuqtalarini yaratadi. Tank hajmi tavsiya etilgan minimal darajadan past bo'shliqqa majbur bo'lganda, issiqlik o'tkazuvchanligini kamaytirish uchun isitgichning vatt zichligini 25-30% ga kamaytiring. 0,3D bo'shliqqa ega past vattli zichlikdagi isitgich 1,0D bo'shliqqa ega standart isitgich bilan bir xil PFA sirt haroratiga erishishi mumkin. Shu bilan bir qatorda, bitta katta isitgich o'rniga ikkita kichikroq isitgichni o'rnatib, ularni devorlardan va bir-biridan uzoqroqqa qo'ying.
Xulosa: Bir diametr ishonchli qoidadir
O'rtacha issiqlik oqimida (3–6 Vt/sm²) ishlaydigan suvga asoslangan va suyultirilgan kislotali{1}}ko'pgina ilovalar uchun PFA suv isitgichi va tank devori orasidagi xavfsiz minimal masofa bir isitgich diametri (1,0D) dir. Bu masofa PFA sirt haroratini 20-30 darajaga ko'taradigan va isitgichning ishlash muddatini 50-70% ga qisqartiradigan turg'unlik rejimini oldini oladi. Metall tanklarda bo'shliqni 0,7D ga kamaytirish mumkin, chunki o'tkazuvchan devor bo'shliqdan issiqlikni yutadi. Yuqori{12}}qovushqoqlikdagi suyuqliklarda (1000 cP dan yuqori) bo'shliq kamroq ahamiyatga ega, chunki klirensdan qat'i nazar, tabiiy konvektsiya kuchsiz, ammo 0,3D mexanik tozalash uchun amaliy minimal bo'lib qoladi. Qaynayotgan suyuqliklar uchun bug 'pufakchalari devorga tegmasdan chiqib ketishi uchun bo'shliqni 1,5D ga oshiring. Ixcham tank sxemalarini loyihalash bo'yicha muhandislar g/D < 1,0 uchun Nu_gap/Nu_free=1 - exp(-1,2 × g/D) korrelyatsiyasi yordamida bo'shliqdagi kutilayotgan harorat oshishini hisoblashlari kerak. Hisoblangan sirt harorati uzluksiz ishlash uchun 150 darajadan yoki intervalgacha ishlash uchun 170 darajadan oshganda, bo'shliqni oshiring yoki vatt zichligini kamaytiring. 1000–3000 soatdan keyin-noto'g'ri bo'sh joy-devorga qarama-qarshi bo'lgan mahalliy pufakchalarning-o'rnatish vaqtida bir diametrli qoidaga rioya qilish orqali to'liq oldini olish mumkin.
