Razlika v toplotnem ravnovesju med oljnimi potopnimi grelniki in vodnimi potopnimi grelniki
Zapisi o množičnih zamenjavah svetovnih proizvajalcev opreme za ogrevanje odražajo razširjeno težavo napačne konfiguracije: neposredna zamenjava cevi za ogrevanje vode z rezervoarji za ogrevanje olja sproži nenehno koksanje, korozijo in zgodnje razrez. Številne ekipe za nabavo ocenjujejo združljivost grelnih elementov le glede na moč, premer cevi in napetost, pri čemer zanemarjajo temeljne razlike v lastnostih prenosa toplote med tekočim oljem in čistimi vodnimi mediji. Glede na dolgoročne-podatke o industrijskih preskusih ima olje toplotno prevodnost, ki je manjša od-tretjine vode iz pipe, dinamična hitrost toplotne konvekcije pa močno pade z naraščajočo viskoznostjo, kar tvori popolnoma drugačne zahteve glede toplotnega ravnovesja za zasnovo notranjega grelnega elementa. Nizi pomožnih termoelementov, nameščeni na površinah grelnih cevi, lahko vizualno zabeležijo temperaturno vrzel med ogrevalnimi okolji olja in vode, kar zagotavlja zanesljivo referenco za diferencirano načrtovanje parametrov.
Okolja ogrevanja s potopom v vodo omogočajo razmeroma visoko površinsko gostoto vatov, ki sega od 8 do 12 W/cm², pri čemer se zanašajo na hitro konvekcijo tekočine za enakomerno odvzem toplote s površine. Tudi pri srednje-visoki izhodni moči ostane temperaturna vrzel med steno cevi in vodo v razsutem stanju pod 50 stopinjami, kar ne more doseči praga razgradnje vodnega medija. Razredi nerjavečega jekla, kot je standard 304, lahko vzdržujejo dolgoročno-stabilno delovanje za ogrevanje čiste vode, pri čemer se hitrost nabiranja vodnega kamna in stopnja korozije ohranjata na nizki ravni. Notranje strukturne zasnove za grelnike vode se osredotočajo le na osnovno vodotesno tesnjenje brez strogih omejitev glede odpornosti grelne žice na toplotno utrujenost.
Ogrevalna okolja na olje kršijo vsa pravila toplotnega načrtovanja, ki veljajo za ogrevanje vode. Molekule viskoznega olja se počasi premikajo pod toplotnim vzbujanjem, statične mejne plasti pa se tesno oprimejo zunanjih sten grelne cevi in ustvarjajo trajne toplotnoizolacijske filme. Če se za rezervoarje za olje uporabijo standardi gostote vatov grelnika vode, se bo temperatura stene cevi v desetinah minut dvignila za 120 stopinj do 200 stopinj višje od temperature okoliškega olja. Tako ekstremno lokalno pregrevanje pospeši molekularno razpokanje olja in kopičenje ostankov ogljika, kar ustvarja debele plasti koksa, ki dodatno blokirajo izmenjavo toplote. Korozijske reakcije se prav tako eksponentno pospešijo pri povišanih temperaturah stene cevi, zaradi česar je navadno nerjavno jeklo 304 nagnjeno k luknjičastemu in intergranularnemu staranju v kislih ali žveplo-vsebujočih naftnih produktih.
Standardi izbire materialov popolnoma ločujejo ogrevalne sisteme na olje in vodo. Nevtralna čista voda zahteva le osnovno odpornost proti oksidaciji, medtem ko raznovrstna industrijska olja zahtevajo ciljne nadgradnje zlitin: 321 za visoko-temperaturno termalno olje, 316 za kislo jedilno olje, Incoloy800 za z-žveplom bogato težko gorivo. Površinska obremenitev mora biti omejena pod 6 W/cm² za vse aplikacije ogrevanja z oljem, trda meja ni nikoli potrebna pri shemah ogrevanja vode. Nadzor hitrosti pretoka postane še en obvezen korak optimizacije, ki je edinstven za ogrevanje z oljem, saj se v zankah za ogrevanje krožene vode le redko pojavljajo stacionarna območja tekočine.
Številne-majhne predelovalne tovarne znižajo začetne stroške s ponovno uporabo odvečnih grelnih cevi za vodo za rezervoarje za olje, nato pa se soočijo z mesečno zamenjavo grelnikov, nenačrtovano zaustavitvijo proizvodnje in povečano porabo energije zaradi debelih plasti koksa. Kumulativna skrita izguba daleč presega dodatno naložbo v namenske cevi za ogrevanje z oljem z nizko vatno gostoto in srednje-ujemajočimi zlitinami plašča. Sistematična zasnova toplotne diferenciacije, ki temelji na srednji toplotni prevodnosti, v celoti odpravlja napake pri navzkrižnem{4}}primerjanju scenarijev. Sheme ogrevanja po meri, umerjene glede na viskoznost olja, temperaturno območje in kemično sestavo, skupaj z zankami za nadzor temperature termočlenov z več- točkami, lahko vzdržujejo uravnoteženo toplotno izmenjavo in podaljšajo delovne cikle grelnika večkrat dlje kot neusklajeni grelni elementi vode.
