סימפטום הריבוד
מיכל ציפוי מראה הבדל מתמשך של 5 מעלות בין חיישן הטמפרטורה ליד פני השטח לבין האמבטיה ליד רצפת המיכל. חלקים המצופים באזור העליון עומדים במפרט. חלקים מהאזור התחתון מראים משקעי צבע עמומים-. המפעיל מעלה את נקודת ההגדרה כדי להביא את החלק התחתון לטווח, תוך התחממות יתר של האזור העליון.
מחליף החום PTFE מספק את תפוקת החום המדורגת שלו. לחץ הקיטור נכון. משטח הסליל נקי. עם זאת החום אינו מגיע לתחתית המיכל באופן אחיד. הסיבה השורשית היא לא חוסר במחליף אלא במיקומו: עומק הטבילה שגוי לגיאומטריית המיכל.
הפיזיקה של ריבוד תרמי
תמיסה מחוממת מתרחבת והופכת פחות צפופה. במיכל ציפוי, תמיסה מחוממת על ידי סליל טבילה עולה אל פני השטח. תמיסה קרירה וצפופה יותר שוקעת. הסעה טבעית זו יוצרת דפוס מחזור. יעילות התבנית תלויה במקום שבו מקור החום יושב בעמוד המים האנכי.
סליל PTFE הממוקם קרוב מדי למשטח מחמם רק את האזור העליון. התמיסה המחוממת עולה מעט ומתפשטת בחלק העליון של המיכל. האזור התחתון מקבל חום רק באמצעות הולכה איטית וזרימה משנית חלשה. תרמוקלינה יציבה יוצרת -מישור אופקי המפריד בין תמיסה עליונה חמה לתמיסה תחתונה קרירה.
סליל הממוקם ליד תחתית המיכל יוצר את זרימת הדם היעילה ביותר. תמיסה מחוממת עולה דרך כל עומק המיכל, סוחפת ומערבבת את מלוא הנפח. התרמוקלינה חלשה או נעדרת. ניתן להשיג אחידות טמפרטורה של ±1 מעלה.
עומק הטבילה הנכון ממקם את תחתית סליל ה-PTFE קרוב ככל האפשר לרצפת המיכל, תוך שמירה על מרווח להצטברות בוצה ומניעת מגע ישיר עם תחתית המיכל.
טבלה 1: השפעת עומק טבילת סליל PTFE על אחידות הטמפרטורה (2.5 מטר עומק מיכל, נקודת קביעה של 55 מעלות)
| מיקום סליל | מרחק מלמטה (מ"מ) | טמפרטורת פני השטח (מעלה) | טמפ' תחתית (מעלה) | אנכי ΔT (מעלה) | דירוג אחידות |
|---|---|---|---|---|---|
| קרוב לפני השטח | 2,000 | 57 | 50 | 7 | יָרוּד |
| אמצע-עומק | 1,200 | 56 | 52 | 4 | הוֹגֶן |
| שליש תחתון | 600 | 55.5 | 53.5 | 2 | טוֹב |
| קרוב לתחתית | 200 | 55 | 54 | 1 | מְעוּלֶה |
| בתחתית (ללא אישור) | 0 | 55.5 | 55.5 | 0 (סיכון מקומי להתחממות יתר) | גרוע (אפיית בוצה) |
מיפוי טמפרטורה ממערך צמד תרמי באמבט ניקל וואט עם ערבול אוויר. סליל רשת PTFE מכסה 60% משטח רצפת המיכל. נקודת קבע 55 מעלות.
אינטראקציה של תסיסה
ערבול אוויר או ערבוב מכני משנה את דפוס ההסעה הטבעי אך אינו מבטל את החשיבות של מיקום הסליל. תסיסה יכולה לפצות על טבילה לא אופטימלית, אבל במחיר של אנרגיה מוגברת של אוויר או משאבה.
סליל PTFE הממוקם כראוי ליד התחתית עובד עם הסעה טבעית במקום להילחם בו. הפלומה התרמית העולה מהסליל מחזקת את דפוס הערבול המכני. פחות אנרגיית ערבול משיגה את אותה אחידות טמפרטורה.
מיכלים המסתמכים אך ורק על הסעה טבעית-נפוצים בתהליכים נטולי חשמל שבהם ערעור אוויר יערער את יציבות האמבטיה-תלויים לחלוטין במיקום הסליל לערבוב. מיקום קרוב-לתחתון הוא חובה עבור יישומים אלה.
תיקון עומק טבילה
תיקון עומק הטבילה בהתקנה קיימת עשוי לדרוש שינוי במבנה תומך הסליל. סלילי PTFE הם קלי משקל וניתן למקם אותם בקלות רבה יותר מאשר סלילי מתכת. ניתן לקצר רגלי תמיכה. ניתן להאריך סוגריים תלויים. הצינור הגמיש מתאים לשינוי מיצוב קל ללא לחץ.
אם לא ניתן להוריד את הסליל עקב חסימות ברצפת המיכל או צנרת קיימת, הוספת משאבת זרימה או מערכת eductor מספקת ערבוב מכני כדי להתגבר על הריבוד. יניקת המשאבה צריכה לשאוב מהאזור התחתון הקר ולהירוק על פני סליל ה-PTFE לאיסוף חום מקסימלי.
תַקצִיר
עומק טבילה שגוי של מחליף חום PTFE גורם לריבוד תרמי באמצעות הסעה טבעית לא שלמה. סלילים ממוקמים גבוה מדי מחממים רק את אזור הטנק העליון, ומשאירים את התחתית קרה.
מיקום קרוב ל-תחתון בטווח של 200-300 מ"מ מרצפת המיכל מייצר את אחידות הטמפרטורה הטובה ביותר באמצעות הסעה טבעית בעומק מלא. ערבול מכני יכול לפצות על מיקום לא אופטימלי אך מגדיל את עלות האנרגיה. תהליכים נטולי חשמל ללא ערבול תלויים לחלוטין במיקום סליל לערבוב.
המלצות הנדסיות למיקום סליל PTFE בגיאומטריות מיכל ספציפיות זמינות עם הגשת מידות מיכל, עומק הפעלה, מיקום סליל קיים, שיטת ערבול ונתוני פרופיל טמפרטורה אנכית נמדדת.
