כיצד משפיע מרווח הפאנלים על הזרימה בין צלחות חימום מרובות?

מפעל כימי התקין ארבע לוחות חימום מצופות במיכל כבישה של 2,000-ליטר כדי לספק קיבולת חימום של 16 קילוואט. הלוחות הורכבו על שני קירות מנוגדים, כאשר על כל קיר שני לוחות. הלוחות בכל קיר היו מרוחקים 60 מ"מ זה מזה. בתוך שישה חודשים, הלוחות הפנימיים-אלה הפונות זו לזו על פני הרווח הראו ציפוי שלפוחיות לאורך הקצוות, בעוד שהצלחות החיצוניות נשארו במצב טוב. הרווח בין הלוחות היה צר מדי לזרימה נאותה.

מרווח בין לוחות הוא פרמטר עיצובי קריטי כאשר מותקנות מספר לוחות חימום באותו מיכל. המרווח קובע אם הנוזל יכול לזרום בחופשיות בין הלוחות או אם הפער הופך לאזור עומד בו מצטבר חום והצלחות מתחממות יתר על המידה.

מדוע מרווח בין לוחות חשוב

כל פלטת חימום יוצרת פלומה תרמית העולה לאורך פני השטח שלה. כאשר שני לוחות מורכבים קרוב זה לזה, הפלומות שלהם מתקשרות. אם הפער רחב מספיק, הפלומות עולות באופן עצמאי, שואבות נוזל קריר מלמטה ושומרות על זרימה לאורך שני המשטחים. אם הפער צר מדי, הפלומים מתמזגים והזרימה בין הלוחות הופכת מוגבלת.

בפער צר, הנוזל מחומם משני הצדדים. הוא עולה מהר יותר מהנוזל על המשטחים החיצוניים. הפער הופך לארובה עם נסיגה חזקה, אך הזרימה במשטחי הצלחת עשויה להיות לא אחידה. החלק התחתון של הפער עשוי להיות מורעב מזרימה, בעוד לחלק העליון יש מהירות גבוהה. הזרימה הלא אחידה יוצרת נקודות חמות בחלקים התחתונים של המשטחים הפונים.

מרווח הפאנלים והשפעתו על זרימה וסיכון נקודות חמות

אפקט הארובה

כאשר שני צלחות מחוממות זו מול זו, הפער ביניהן פועל כארובה. הנוזל במרווח מחומם משני הצדדים, הופך פחות צפוף ועולה. נוזל קריר נשאב מלמטה. אפקט הארובה יכול להיות מועיל אם הפער רחב מספיק כדי לאפשר זרימה חלקה, אך הוא יכול להזיק אם הפער צר מדי.

בפער צר, אפקט הארובה חזק אך הזרימה לא אחידה. הנוזל מואץ ככל שהוא עולה, וירידת הלחץ בתחתית הפער מגבילה את זרימת הנוזל הקר. החלק התחתון של הפער מקבל פחות זרימה, והצלחות שם חמות יותר.

הנחיות מרווחים עבור תצורות לוחות שונות

המרווח המומלץ תלוי בכיוון הצלחת, בצפיפות הוואט ובמאפייני הנוזל.

עבור לוחות אנכיים הניצבים זה מול זה, מומלץ מרווח מינימלי של 50 מ"מ לצפיפות וואט נמוכה (0.8-1.0 W/cm²) ו-80 מ"מ לצפיפות וואט גבוהה יותר (1.2-1.5 W/cm²). יש למדוד את המרווח בין משטחי הלוח, לא בין סוגרי ההרכבה.

עבור צלחות המותקנות על אותו קיר, זו לצד זו, המרווח יכול להיות קטן יותר מכיוון שהצלחות אינן פונות זו לזו. רווח של 30-40 מ"מ מספיק כדי למנוע הפרעות תרמיות בין צלחות סמוכות על אותו קיר.

עבור לוחות אופקיים המוערמים אנכית, המרווח צריך להיות לפחות 100 מ"מ כדי לאפשר לפלטה התרמית מהצלחת התחתונה להימלט מבלי להילכד על ידי הפלטה העליונה.

הנחיות מרווחים עבור מספר תצורות של לוחות חימום

השפעת המרווחים על אחידות הטמפרטורה

מרווח הלוח משפיע לא רק על טמפרטורת פני הצלחת אלא גם על אחידות הטמפרטורה במיכל. צלחות מרווחות צמודות מדי יוצרות ביניהן אזור חם מקומי. הנוזל באזור זה חם יותר מהחלק הגדול, וחלקי העבודה העוברים באזור זה עלולים להיות- מחוממים יתר על המידה.

צלחות מרווחות מפזרות את החום בצורה שווה יותר. הפלומות מכל צלחת עולות באופן עצמאי ומתערבבות עם הנוזל בתפזורת. הטמפרטורה על פני המיכל אחידה יותר.

מרווח לוחות והשפעתו על אחידות הטמפרטורה ואיכות חלקי העבודה

כאשר לא ניתן להגדיל את המרווחים

אם המיכל אינו יכול להכיל מרווח רחב יותר בין הלוחות, האפשרויות הן להפחית את מספר הלוחות, להפחית את צפיפות הוואטים או להשתמש בתצורת לוחות אחרת. צלחת אחת גדולה עם שטח פנים גדול עשויה להיות טובה יותר מאשר צלחות מרובות מרווחות.

תצורת פלטת חימום מותאמת אישית עם מרווח מותאם למיכל ולתהליך מטפל בגורם השורש להגבלת זרימה בין הלוחות. תהליך המפרט דורש את מידות המיכל, ספירת הלוח, כיוון הלוח, צפיפות הוואט והספק הנדרש. עבור מתקנים עם מספר לוחות במיכל אחד, גישה ספציפית ליישום-משפרת את הזרימה בין הלוחות ומאריכה את חיי השירות של הלוחות.