A all Troellog-Gwresogydd PFA Clwyf gyda Thraw Newidiol wneud iawn am Broffil Darfudiad Naturiol y Tanc?

Mewn tanciau dwfn, mae'r darfudiad naturiol yn arwain at raddiant tymheredd. Mae'r parth uchaf 5-15 gradd yn gynhesach na'r parth isaf pan gaiff ei gynhesu gan wresogydd unffurf. Gall gwresogydd PFA wedi'i lapio troellog gyda thraw amrywiol-weindio tynnach (mwy o wres fesul hyd uned) yn agos at y gwaelod a dirwyniad mwy rhydd (llai o wres fesul hyd uned) tuag at y brig-wneud iawn am y nodwedd hon. Mae'r cynllun cae amrywiol yn lleihau'r graddiant tymheredd fertigol 60-80% o'i gymharu â gwresogyddion unffurf trwy gydbwyso cynhyrchu gwres â cholli gwres lleol. Mae profion maes mewn tanciau platio 2m o ddyfnder yn dangos y gall y gwresogyddion troellog traw amrywiol gyflawni unffurfiaeth tymheredd o 2 radd o'r gwaelod i'r brig, o'i gymharu â 8-12 gradd ar gyfer y gwresogyddion unffurf. Mae'r iawndal yn gweithio ar gyfer tanciau pan fo darfudiad naturiol yn dominyddu (cynnwrf isel, cyfeiriadedd fertigol). Ar gyfer tanciau cylchrediad gorfodol, mae'r budd yn ddibwys.

Proffil Darfudiad Naturiol ac Egwyddor Iawndal
Mewn tanc sy'n cael ei gynhesu gan ddarfudiad naturiol yn unig, mae hylif poeth yn codi ar hyd wyneb y gwresogydd ac yn cronni ar y brig. Mae'r haen hylif uchaf yn haenu. Mae'r cyfernod trosglwyddo gwres ar frig y gwresogydd 20- 40% yn is nag ar y gwaelod, oherwydd y gwahaniaeth tymheredd is rhwng y gwresogydd a'r hylif swmp. Mae angen llai o bŵer ar y parth uchaf i gynnal tymheredd arwyneb cyson. Mae'r gwresogydd troellog traw newidiol yn gwneud hyn trwy gael troadau'r wifren gwrthiant wedi'u gosod yn ehangach ar y brig (dwysedd pŵer is) ac wedi'u gosod yn agosach ar y gwaelod (dwysedd pŵer mwy). Y gymhareb dosbarthu pŵer gwaelod / brig yw 2: 1 i 4: 1 yn dibynnu ar uchder y tanc a thymheredd y nod.

Ar gyfer tanc ag uchder o 2 m, y gymhareb traw orau (traw uchaf/traw gwaelod) yw 3-5. traw gwaelod=4 mm (troeon cyffwrdd bron), traw uchaf=16 mm (gwahaniad llydan). Mae'r segment isaf yn cynhyrchu 4x y gwres fesul uned hyd yr adran uchaf. Mae'r craidd metel yn trosglwyddo rhywfaint o wres yn echelinol, gan hwyluso'r trawsnewidiad. Mae newid traw graddol dros bellter o 20 i 30 cm yn osgoi mannau poeth ar y pwynt newid traw.

Cae Cyson Vs. Cymhariaeth Perfformiad Caeau Amrywiol
Dyfnder Tanc Math Gwresogydd Dosbarthiad Pŵer (gwaelod: brig) Tymheredd Gwaelod ( gradd Tymher Uchaf C Graddiant Fertigol ( gradd ) Gwella Unffurfiaeth
1.5 m Cae unffurf 1:1 78 88 10 Gwaelodlin 1.5 m Cae newidiol (optimeiddio) 2.5:1 82 84 2 Gostyngiad o 80%
2.0 m Cae unffurf 1:1 76 92 16 Llinell gyfeirio
2.0 m Traw amrywiol (wedi'i optimeiddio) Gostyngiad o 3.5:1 80 83 3 81%.
2.5 m Cae unffurf 1:1 74 95 21 Gwaelodlin
2.5 m Traw amrywiol (optimeiddio) Gostyngiad o 4.5:1 79 82 3 86%.
3.0 m 1:1 Cae unffurf 72 98 26 Gwaelodlin
3.0 m Traw amrywiol (optimeiddio) Gostyngiad o 5:1 78 81 3 88%.
Ystyriaethau Dylunio Caeau Amrywiol
Mae'n rhaid i'r troell traw newidiol gael ei deilwra i geometreg unigryw y tanc. Mae'r proffil traw optimaidd yn dibynnu ar ddiamedr y tanc, lleoliad y gwresogydd (canoledig yn erbyn-canol), paramedrau hylif (gludedd, cyfernod ehangu thermol) a thymheredd nod. Ni fydd gwresogydd traw amrywiol yn gweithio'n effeithlon. Mae un maint yn addas i bawb. Gweithiwch gyda'r gwneuthurwr i fodelu'r darfudiad naturiol y tu mewn i'r tanc naill ai gan ddefnyddio dynameg hylif cyfrifiannol (CFD) neu gydberthynas empirig. Bydd dyluniad y gwresogydd yn nodi:

Traw gwaelod (mm) - sy'n pennu'r dwysedd pŵer mwyaf

Traw uchaf (mm) Mae - yn gosod isafswm dwysedd pŵer

Hyd trawsnewid (cm) - newid ysgafn i atal man poeth

Nifer y parthau lleiniau (2, 3 neu fwy) – mae mwy o barthau yn rhoi addasiad manylach

Gyda thanc 2 m, mae dyluniad 3 parth (gwaelod 40%, canol 30%, 30% uchaf o hyd) gyda lleiniau 5 mm, 12 mm a 20 mm yn rhoi iawndal rhagorol. Y traw parth canol yw cymedr geometrig caeau gwaelod a brig.

Mae angen peiriannau weindio manwl gywir ar wresogyddion traw amrywiol ar gyfer eu gweithgynhyrchu. Rhaid gosod y cebl yn iawn i gadw'r dosbarthiad pŵer a ddymunir. Mae'r cynulliad yn cael ei allwthio â PFA neu ei roi mewn tiwb PFA ar ôl dirwyn i ben. Gwiriad ansawdd: profwch bob parth ar gyfer ymwrthedd oer. Ar gyfer gwresogydd 3-parth, dylai gwrthiant y parth gwaelod fod 2-3x yn uwch y cm na'r parth uchaf. gwrthod y gwresogydd os yw'r proffil gwrthiant yn wahanol i ddyluniad o fwy na 10%

Canlyniadau Maes
Mewn fab lled-ddargludyddion gyda thanciau platio nicel electroless 2.2 m dwfn (setpoint 85 gradd) profi gwresogyddion PFA unffurf vs traw amrywiol. Cynhyrchodd gwresogyddion unffurf (4 kW, hyd 1.5 m) dymheredd gwaelod o 81 gradd a brig o 92 gradd (graddiant 11 gradd ). Roedd trwch dyddodiad nicel 15% yn wahanol o'r gwaelod i'r brig (yn fwy trwchus ar y gwaelod lle'r oedd hydoddiant yn boethach, yn ymateb yn arafach). Newidiodd y ffab i wresogyddion traw amrywiol (4 kW, yr un hyd, traw gwaelod 5 mm, traw uchaf 18 mm, 3-parth). Mae'r gwresogyddion newydd yn cyrraedd y gwaelod 84 gradd , 86 gradd uchel (graddiant 2 radd). Cynyddwyd unffurfiaeth dyddodiad nicel i ±3% dros uchder y rac. Talodd y gwresogyddion traw amrywiol amdanynt mewn 3 mis gyda llai o wrthodiadau a mwy o fewnbwn."

Cyfyngiadau a phryd i beidio â defnyddio
Variable-pitch spiral heaters are not effective in three instances. First, tanks with mechanical agitation or recirculation (bulk flow velocity >0.1 m/s) eisoes ar dymheredd unffurf; mae'r cymysgu'n dinistrio'r graddiant darfudiad naturiol. Yn ail, tanciau bas (<0.8 m depth) show a small natural convection gradient (2-4 °C). Variable pitch makes it more complicated without real advantage. Third, horizontal heater orientation has different convection profile (hot spots at top of tube, not along length) Variable-pitch is only for vertical heaters.

Gwresogi'r tanciau'n unffurf gyda darfudiad gorfodol. Mae cost ychwanegol llain amrywiol (premiwm 15-30%) yn cael ei wastraffu.

Casgliad: Mae Cae Amrywiol yn Effeithiol ar gyfer Iawndal Darfudiad Naturiol
Mae gwresogydd PFA clwyfedig troellog gyda thraw amrywiol ar ei hyd yn cael ei ddefnyddio'n llwyddiannus i wrthweithio proffil darfudiad naturiol y tanc, gan ostwng y gwahaniaeth tymheredd fertigol o 10–26 gradd i 2–4 gradd (gostyngiad o 60–88%). Mae'r dyluniad yn cyfateb creu gwres â thynnu gwres lleol, pŵer uwch ar y gwaelod (lle mae $ \\ Delta T$ uchaf) a phŵer is ar y brig (lle mae $ \\ Delta T$ ar ei leiaf). Mae gwresogyddion traw amrywiol yn ddelfrydol ar gyfer tanciau dwfn (Yn fwy na neu'n hafal i 1.5 m) gyda darfudiad naturiol (cynnwrf isel) a gofynion unffurfiaeth tymheredd tynn (platio, anodio, crisialu). Mae cost ychwanegol dylunio a gweithgynhyrchu yn cael ei gydbwyso gan ansawdd gwell y cynnyrch, gwrthodiadau is ac arbedion ynni (llai o gynhesu'r parth uchaf). Dylai peirianwyr gyflenwi geometreg tanciau ac amodau gweithredu i wneuthurwr y gwresogydd ar gyfer modelu CFD neu optimeiddio empirig. Nid yw gwresogydd traw newidyn, os yw wedi'i beiriannu'n iawn, yn nwydd-mae'n ddatrysiad wedi'i deilwra ar gyfer tanc penodol. Pennu cymarebau traw, gwirio proffiliau gwrthiant a monitro graddiannau tymheredd ar ôl-gosod. Traw newidiol yw'r offeryn a ddefnyddiwch i sicrhau homogenedd pan mai darfudiad naturiol yw'r broses gymysgu. "Defnyddiwch e.