De Thermon Quantum Truflow Heater™ is de nieuwste ontwikkeling voor de serie Thermon circulatieverwarmers. Kapp is enthousiast over deze nieuwe technologie en ziet dit als een grote sprong voorwaarts. Deze verwarmer levert superieure prestaties op het gebied van warmteoverdracht in vergelijking met conventionele elektrische verwarmers, dankzij de Truflow Guide Technology. Deze technologie vermindert het risico op oververhitting door een consistente stroming rond de verwarmingselementen te bevorderen, waardoor effectieve koeling mogelijk wordt – een concept dat wij No Tube in Window noemen. We geven je graag verdere uitleg.

Uitdaging

Een beproefd concept opnieuw uitvinden

Een elektrische verwarmer is ontworpen om een specifiek vermogen te leveren, maar het effectief koelen van de elementen en het overbrengen van dit vermogen naar het proces is altijd een uitdaging geweest. Daarom zijn verwarmers ontworpen met een conservatieve benadering om de risico’s van hotspots in gebieden met een lage stroming te beperken. Traditioneel werden elektrische procesverwarmers ontworpen met een longitudinale stromingsconfiguratie, waarbij het koude uiteinde bij het inlaatmondstuk werd geplaatst. Dit ontwerp had een relatief grote steek en een kleine staafdiameter zonder schotten, wat resulteerde in lage snelheden binnen de mantel en bijgevolg een lage warmteoverdracht. Hoewel het gebruik van schotten de toelaatbare warmtestroom enigszins verbeterde, introduceerde het ook het risico van hotspots als gevolg van wervelingen, dode zones en andere ongelijkmatige verdelingen en variaties in snelheid. Deze hotspots vormden niet alleen een potentieel procesrisico, maar leidden ook tot een aanzienlijk kortere levensduur van de gebruikte elementen. Vanwege het bovenstaande voelde Thermon zich uitgedaagd om een beter concept te ontwikkelen.

Ambitie

Kleiner én beter

Als je deze uitdagingen op een rijtje zet, is de ambitie gemakkelijk te herkennen; een compacte elektrische verwarmer ontwikkelen die de uitdagingen van de traditionele circulatieverwarmingstechnologie zou elimineren. Aanzienlijk kleiner en beter, dat is het doel. De bekende technieken van shell and tube-warmtewisselaars hebben bijgedragen aan het begrip van de stroming in een buis met schotten. Omdat dode zones vooral in de vensters voorkomen, ontstond het idee om het verwarmingselement uit die gebieden weg te laten. Hoewel dit de dode zones niet elimineert, zorgt het er wel voor dat ze geen problemen opleveren. Om dit idee uit te voeren, moesten er nog enkele stappen worden genomen. Want een idee hebben is één ding: de vraag of zo’n idee ook werkt, moest worden beantwoord aan de hand van de moderne technische hulpmiddelen die we tot onze beschikking hebben.

OPLOSSING

No tubes in window

Er werd snel vooruitgang geboekt. Het resultaat van de inspanningen was opmerkelijk. De Thermon Quantum Truflow Heater is ontworpen volgens het No Tube In Window concept (NTIW concept). Dit heeft geresulteerd in aanzienlijk consistentere manteltemperaturen en een compacter verwarmingsontwerp, waardoor hotspots zijn geëlimineerd. Dit leidt niet alleen tot betere prestaties, maar ook tot een langere levensduur van de elementen en minder procesrisico’s. In essentie komt het NTIW-concept neer op het weglaten van buizen in het deel van de baffles waar er geen overlap is, ook wel het “venster” genoemd. In de zoektocht naar een efficiënte verwarmer bleek dit verfijnde ontwerp van gerichte stromingsschotten onmisbaar te zijn. Het verbetert de warmteoverdracht door fasescheiding te verminderen, gecontroleerde turbulentie te creëren en stilstaande zones te voorkomen. Dit resulteert in een hogere warmteoverdracht, een compact ontwerp en een gelijkmatige warmteverdeling. De invloed van gerichte stromingsschotten in het algemeen is welbekend: ze verminderen dode zones en risico’s op vervuilingsrisico’s, waardoor de efficiëntie van de warmteoverdracht toeneemt terwijl reiniging en onderhoud afnemen. Het NTIW-concept leidt tot energiebesparing en kostenverlaging door lagere temperatuurverschillen (ΔT) tussen het verwarmingselement en de procesvloeistof. Bovendien maakt ons NTIW-ontwerp een hogere wattdichtheid van het element mogelijk zonder oververhitting, waardoor kleinere en kosteneffectieve verwarmers mogelijk zijn.

ENGINEERING

Meten, simuleren en testen

Wanneer we een nieuw concept onderzoeken, moeten we ons houden aan de basisprincipes: nauwkeurige metingen, simulaties en tests in het echte leven. Het is een methodische, stapsgewijze aanpak:

Ontwerpen met HTRI
Valideren met ANSYS CFD
Laboratoriumtests uitvoeren met optische vezels om de lokale manteltemperatuur te meten
Al deze bevindingen, samen met ontwerpfactoren en regelgeving, nemen we vervolgens weer op in HTRI.
Implementatie van Thermon Quantum Truflow Heater in echte scenario’s om de prestaties te observeren.

Succesvolle tests gaven groen licht – daar gaan we. De Thermon Quantum Truflow Heater™ is nu in productie.