الحفاظ على درجة الحرارة
احتفظ بالسائل المخزن فوق درجة حرارة التشغيل أو التعامل المطلوبة.
تسخين كهربائي بالغمر للخزانات الصناعية وأوعية العمليات، يُصمَّم بحسب السائل والحمل الحراري المطلوب وشكل الوعاء وظروف التشغيل.
تختلف متطلبات تسخين الخزانات والوعاءات حسب الهدف من العملية، خصائص السوائل، وبيئة التشغيل. الخطوة الأولى هي تحديد ما هو الهدف الفعلي الذي يجب أن تحققه نظام التسخين.
احتفظ بالسائل المخزن فوق درجة حرارة التشغيل أو التعامل المطلوبة.
قم برفع مخزون سائل معروف من درجة حرارته الأولية إلى درجة حرارة هدف مطلوبة داخل فترة زمنية قابلة للقبول.
قد يحسّن التسخين قابلية ضخ السوائل اللزجة الحساسة للحرارة أو نقلها أو مناولتها لاحقاً.
تعويض الفقد للمحيط عندما تخفض البرودة حرارة السائل دون نطاق التشغيل المطلوب.
التدفئة المغمورة تُستخدم على نطاق واسع في الخزانات والوعاءات في العديد من التطبيقات الصناعية.
المحافظة على درجة حرارة السائل المخزّن وتسخينه بصورة مضبوطة.
تسخين كمية السائل كجزء من عملية مستمرة أو تشغيل على دفعات أو المحافظة على درجة الحرارة.
إبقاء درجة حرارة السائل المطلوبة بين مراحل العملية.
تسخين موضعي للحفاظ على السائل المتجمع ضمن نطاق مناسب للمناولة.
المحافظة على درجة حرارة السوائل المجمّعة أو تسخينها، عندما يسمح تصميم العملية والوعاء بالتسخين بالغمر.
تناسب التدفئة بالغمر يعتمد على خصائص السائل، ترتيب وعاء التدفئة، الضغط أثناء التشغيل، مستوى السائل، وحاجة الحمل الحراري.
يبدأ اختيار سخان الخزان بمتطلبات العملية، لا بتصنيف قدرة السخان بوحدة kW.
السخان هو نتيجة العملية الهندسية، وليس نقطة البداية.
قد يتطلب وعاءان لهما قدرة التسخين الكلية نفسها تصميمين مختلفين جداً للسخان، بسبب اختلاف خصائص السائل وطول التسخين المتاح والحمل السطحي المسموح به.
تسخين كمية السائل والمحافظة على درجة حرارتها مهمتان هندسيتان مختلفتان.
E هي الطاقة وليست قدرة السخان. عندما تكون m بوحدة kg، وCp بوحدة kJ/(kg·K)، وΔT بوحدة K وt بالثواني، تكون E بوحدة kJ وP بوحدة kW.
عند وصول السائل إلى درجة الحرارة المطلوبة، يحتاج نظام التدفئة بشكل رئيسي إلى تعويض خسارات الحرارة المستمرة من وعاء ومسطحات مترابطة.
هذه علاقات هندسية أولية مبسّطة. ويراعي الاختيار النهائي خصائص السائل الفعلية وظروف الوعاء والتشغيل.
تحدد القدرة الكلية kW كمية الحرارة؛ وتوزيعها على سطح التسخين الفعّال مهم بالقدر نفسه للسائل.
يجب أن يوفر السخان حملاً كافياً للتسخين أو الحفاظ على الحرارة المطلوبة.
يمكن توزيع القدرة الكلية نفسها بوحدة kW على مساحات تسخين مختلفة. وقد تتطلب السوائل اللزجة أو الحساسة للحرارة أو القابلة للترسب حملاً سطحياً أكثر تحفظاً.
تعتمد مادة غلاف العنصر وطول التسخين وواجهة الربط الميكانيكية على سائل العملية وظروف الوعاء.
حموله سطحي أعلى
التحميل السطحي الأقل
تعتمد موثوقية تسخين الخزان أو الوعاء على التركيب والتحكم والحماية طوال عمر التشغيل.
يجب أن يظل قسم التسخين الفعّال مغموراً بعمق كافٍ أثناء التشغيل. وقد يكشف انخفاض مستوى السائل العنصر ويؤدي إلى درجات حرارة سطح غير طبيعية.
يخدم التحكم في درجة حرارة العملية والحماية من ارتفاع حرارة السخان غرضين مختلفين، ويجب النظر إليهما بصورة منفصلة.
يجب أن يمثل موقع المكشف الظروف العملية المسيطر عليها بدلاً من مجرد النقطة الأكثر حرارة محلياً قرب العنصر المحمي الحرارياً.
في المواقع الخطرة، تُحدَّد متطلبات غلاف السخان وحمايته الكهربائية والحماية من الانفجار وفق تصنيف المشروع.
ينبغي توفير مساحة كافية لفحص مجموعة السخان وإزالتها واستبدالها.
كلما اكتملت بيانات العملية زادت دقة اختيار السخان.
للتسخين المحسوس ابدأ بكتلة السائل وسعته النوعية وارتفاع حرارته وزمنه. تقدّر E ≈ m × Cₚ × ΔT الطاقة؛ والقسمة على الزمن تعطي متوسط القدرة بوحدات متسقة. يراعي الاختيار كتلة الوعاء والفقد والتشغيل؛ وحفظ الحرارة مهمة فقد منفصلة.
قدرة السخان هي المعدل الكلي لإمداد الحرارة. أما كثافة القدرة السطحية فهي القدرة لكل وحدة مساحة من سطح التسخين الفعّال. ويؤدي توزيع القدرة نفسها على مساحة أكبر إلى خفض الحمل السطحي. ويعتمد اختيار سطح التسخين المناسب على السائل وظروف التشغيل.
يجب أن يكون الجزء الفعّال من عناصر التسخين مغموراً بعمق كافٍ أثناء التشغيل. ويمكن لانخفاض مستوى السائل كشف العناصر الساخنة والتسبب في درجات حرارة سطح غير طبيعية. لذلك يجب مراعاة الحد الأدنى لمستوى السائل وموضع السخان والحماية الملائمة معاً.
قد يناسب النفط إذا سمحت خواصه وظروفه. تُراجع اللزوجة والتبادل المحلي والحساسية الحرارية والترسبات؛ وقد تلزم كثافة سطحية أقل وطول مناسب، مع تقييم التوافق للسائل المحدد.
يمكن دراسة التركيب عندما يكون السخان وواجهة الفلنجة أو الفوهة ووسائل الإحكام وتصميم الوعاء ملائمة للضغط ودرجة الحرارة المحددين. ويتطلب الترتيب الميكانيكي ومتطلبات المشروع المنطبقة مراجعة هندسية؛ فلا يوجد تصنيف ضغط موحّد لكل التركيبات.
قدم خواص السائل وأبعاد الوعاء وحجم التشغيل وأدنى مستوى وظروف التشغيل والتصميم وهدف التسخين؛ مع الزمن والعزل والتغذية وتصنيف الخطر ومساحة الصيانة.