За квадратни резервоар величине 3 м × 3 м, више- низ грејача постиже уједначену дистрибуцију температуре када размак између грејача прати геометријско правило: растојање између центара грејача (С) треба да буде 1,5–2,0 пута загрејане дужине сваког грејача (Л). За вертикалне грејаче дужине 1,5 м, размак С=2.25–3,0 м – што значи да су потребна само 2–3 грејача за пуну покривеност. Међутим, углови резервоара и зидови стварају хладне зоне. Оптимални низ за резервоар величине 3×3 м су 4 грејача распоређена у квадратном облику (по један у сваком квадранту), сваки постављен С/2 од зидова. За грејану дужину од 1,5 м, С=1.8–2,2 м. Поставите грејаче на координате (0,9, 0,9), (0,9, 2,1), (2,1, 0,9), (2,1, 2,1) из једног угла. Овај распоред ограничава температурну варијацију на ±1–2 степена. Прорачун користи бездимензионални Фуријеов број и суперпозицију топлотних перја.
Теорија размака грејача
Сваки вертикални грејач генерише топлотни облак који се диже и шири радијално. Полупречник облака на датој висини прати р(з)=0.2 × з, где је з растојање од дна грејача. За грејач од 1,5 м, перјаница достиже површину течности (з=1.5} м) полупречника ≈ 0,3 м. Да би се избегле хладне зоне, перјанице се морају преклапати. Правило: С Мање или једнако 2 × р_сурфаце=0.6 м захтевало би веома близак размак. Али ово потцењује јер се перјанице такође мешају, а природна конвекција дистрибуира топлоту. У пракси, С=1.5–2,0 × Л ради. За Л=1.5 м, С=2.25–3,0 м. Резервоар величине 3×3 м може бити покривен са 4 грејача на С=2.1 м – у домету.
Формула размака изведена из ЦФД студија: С_опт=0.33 × (Л × Д_резервоар)^0,5 × (ΔТ)^0,25, где је Д_резервоар пречник резервоара (за квадрат, користите еквивалентни пречник=1.13 × страна). За квадрат од 3 м, еквивалентно Д=3.39 м, Л=1.5 м, ΔТ=10 степен. С_опт=0.33 × (1,5 × 3,39)^0,5 × (10)^0.25=0.33 × (5,09)^0,5 × 1.78=0.33 × 2,26 × 1.78=1.33 м – много мање. Ово сугерише 8-9 грејача. Међутим, ово је за један извор топлоте без рефлексије зида. Низ са 4 грејача ради јер зидови одражавају перјанице. Поједностављено практично правило: поставите грејаче на 1/4 и 3/4 позиције дуж сваке осе.
Оптимални низови за резервоар 3×3 м (дужина грејача 1,2–1,8 м)
| Број грејача | Размак (С, м) | Удаљеност од зида (С/2, м) | Координате (к,и) из угла (м) | Максимална температурна варијација (степен) | Укупна снага (кВ) за 80 степени |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 (центар) | N/A | 1.5 | (1.5, 1.5) | ±4–6 степени | 6 |
| 2 (паралелне праве) | 1.5 | 0.75 | (0,75,1,5) и (2,25,1,5) | ±3–4 степена | 8 (2×4) |
| 4 (квадрат) | 2.0 | 1.0 | (1.0,1.0), (1.0,2.0), (2.0,1.0), (2.0,2.0) | ±1,5–2 степена | 12 (4×3) |
| 4 (дијамант) | 2.1 | 1.05 | (1.5,0.45), (1.5,2.55), (0.45,1.5), (2.55,1.5) | ±1,5–2 степена | 12 |
| 6 (2×3 мрежа) | 1.5 | 0.75 | Мрежа показује на 0,75, 1,5, 2,25 | ±1–1,5 степени | 18 (6×3) |
| 9 (3×3 мрежа) | 1.0 | 0.5 | 0,5, 1,5, 2,5 на свакој оси | ±0,5–1 степен | 27 (9×3) |
Практични водич за доношење одлука
| Захтевана униформност температуре | Препоручени број грејача | Размак | Тотал Повер | Процена трошкова |
|---|---|---|---|---|
| ±5 степени (облагање, прање) | 1–2 | Центар или размак 2 м | 6–8 кВ | Ниско |
| ±3 степена (општа хемијска) | 2–4 | 4-квадратни низ | 12 кВ | Умерено |
| ±2 степена (прецизна хемикалија) | 4–6 | 2×3 мрежа | 18 кВ | Високо |
| ±1 степен (фармацеутски, полупроводнички) | 9 | 3×3 мрежа или прилагођена | 27–36 кВ | Веома високо |
Пример поља
Резервоар за галванизацију од 3×3 м (задана вредност од 80 степени, прихватљиво ±5 степени) користио је један грејач од 6 кВ у центру. Углови су били хладнији за 6 степени. Постројење је додало још три грејача од 3 кВ (укупно 15 кВ) у низу од 4-квадрата (1,0 м и 2,0 м позиције). Варијација температуре је пала на ±2 степена. Додатна снага је омогућила брже загревање. Постројење је било задовољно и није му била потребна строжа контрола.
Закључак: квадратни низ од 4 грејања (С=2.0 м, растојање од зида=1.0 м) за резервоар 3×3 м
За резервоар од 3 м × 3 м, оптимална више- низа грејача за равномерну дистрибуцију температуре уз разумну цену су 4 грејача распоређена у квадратном облику: сваки грејач је постављен на 1,0 м од најближа два зида (координате 1,0,1,0 итд.), на размаку од 2,0 м између центара. Ово даје температурну варијацију од ±1,5–2,0 степени. За чвршћу контролу (±1 степен), користите 9 грејача у мрежи 3×3. За апликације{18}осетљиве на цену, 2 грејача могу бити довољна, али углови ће бити хладнији. Користите једноставно правило: број грејача=(површина резервоара / 4) за ±2 степена, (површина резервоара / 2) за ±1 степен. У резервоару 3×3 (9 м²), то је 2–4 грејача за ±2 степен, 4–6 за ±1 степен. Поставите их симетрично. Уједначена температура захтева уједначен размак. Размакните их на прави начин, загрејте равномерно, добро обрадите. Резервоар је квадратни; низ треба да буде квадратни. 4 грејачи, 1 метар од зидова. То је оптимум.
