Μια χημική μονάδα χρειαζόταν 12 kW θερμαντική ικανότητα για ένα λουτρό οξέος 3.000 λίτρων. Η χημεία και η θερμοκρασία του μπάνιου απαιτούσαν πυκνότητα watt όχι μεγαλύτερη από 0,9 W/cm² για να διατηρηθεί η θερμοκρασία του περιβλήματος εντός ασφαλών ορίων. Ο διευθυντής συντήρησης του εργοστασίου αμφισβήτησε εάν ένας θερμαντήρας εμβάπτισης PTFE θα μπορούσε να αποδώσει 12 kW σε αυτή την πυκνότητα watt χωρίς να είναι πολύ μεγάλος για να χωρέσει στη δεξαμενή.
Η απάντηση είναι ναι, αλλά απαιτεί μια προσέγγιση σχεδιασμού που διαφέρει από την τυπική επιλογή θερμαντήρα. Η χαμηλή πυκνότητα watt και η υψηλή ισχύς κιλοβάτ δεν είναι αντιφατικά-απλώς απαιτούν μεγαλύτερη επιφάνεια. Η πρόκληση είναι η προσαρμογή αυτής της επιφάνειας στον διαθέσιμο χώρο της δεξαμενής.
Η απαίτηση επιφάνειας
Η σχέση μεταξύ ισχύος, επιφάνειας και πυκνότητας watt είναι απλή: A=P / WD. Για 12 kW σε 0,9 W/cm², η απαιτούμενη επιφάνεια είναι 13.333 cm². Πρόκειται για μια μεγάλη περιοχή-περίπου στο μέγεθος του παρμπρίζ ενός μικρού αυτοκινήτου-και πρέπει να συσκευαστεί σε θερμάστρα που να ταιριάζει στη δεξαμενή.
Ένας τυπικός ευθύς θερμαντήρας PTFE με διάμετρο θήκης 50 mm παρέχει περίπου 157 cm² ανά 100 mm θερμαινόμενου μήκους. Για να επιτευχθεί 13.333 cm², το θερμαινόμενο μήκος θα πρέπει να είναι 8.500 mm-8,5 μέτρα. Αυτό δεν ταιριάζει σε καμία κανονική δεξαμενή.
| Ισχύς σε βάτ | Πυκνότητα Watt | Απαιτούμενη επιφάνεια | Θερμαινόμενο μήκος (50 mm) | Θερμαινόμενο μήκος (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 6 kW | 0,9 W/cm² | 6.667 cm² | 4.250 χλστ | 3.370 χλστ |
| 8 kW | 0,9 W/cm² | 8.889 cm² | 5.660 χλστ | 4.490 χλστ |
| 10 kW | 0,9 W/cm² | 11.111 cm² | 7.080 χλστ | 5.610 χλστ |
| 12 kW | 0,9 W/cm² | 13.333 cm² | 8.500 χλστ | 6.730 χλστ |
| 15 kW | 0,9 W/cm² | 16.667 cm² | 10.620 χλστ | 8.410 χλστ |
Απαιτήσεις επιφάνειας και θερμαινόμενου μήκους για θερμαντήρες PTFE χαμηλής-watt-πυκνότητας υψηλής-εξόδου
Η λύση πολλαπλών-Περασμάτων
Το πρόβλημα της επιφάνειας επιλύεται λυγίζοντας το θερμαινόμενο στοιχείο σε μια διαμόρφωση πολλαπλών-περασμάτων. Ένας θερμαντήρας με οκτώ περάσματα των 1.000 mm το καθένα παρέχει 8.000 mm θερμαινόμενου μήκους σε ένα αποτύπωμα περίπου 1.000 × 400 mm. Με διάμετρο θήκης 63 mm, που παρέχει περίπου 15.800 cm² επιφάνειας-περισσότερο από αρκετό για 12 kW σε 0,9 W/cm².
Ο αριθμός των περασμάτων και το μήκος διέλευσης καθορίζονται από τον διαθέσιμο χώρο της δεξαμενής. Ένα βαθύτερο ντεπόζιτο επιτρέπει μεγαλύτερα περάσματα και λιγότερα από αυτά. Μια ρηχή δεξαμενή απαιτεί μικρότερα περάσματα και περισσότερα από αυτά.
| Καταμέτρηση επιτυχιών | Μήκος πάσας | Συνολικό θερμαινόμενο μήκος | Αποτύπωμα (Περίπου) | Επιφάνεια (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1.000 χλστ | 4.000 χλστ | 1.000 × 250 χλστ | 7.900 cm² |
| 6 | 1.000 χλστ | 6.000 χλστ | 1.000 × 380 χλστ | 11.900 cm² |
| 8 | 1.000 χλστ | 8.000 χλστ | 1.000 × 500 χλστ | 15.800 cm² |
| 10 | 800 χλστ | 8.000 χλστ | 800 × 500 mm | 15.800 cm² |
| 12 | 700 χλστ | 8.400 χλστ | 700 × 500 mm | 16.600 cm² |
Διαμορφώσεις πολλαπλών-περασμάτων για θερμαντήρες PTFE υψηλής-εξόδου χαμηλής-watt-πυκνότητας
Θέματα ροής και απόστασης
Ένας θερμαντήρας πολλαπλών-πατάσεων με πολλά περάσματα δημιουργεί κίνδυνο σκίασης της ροής. Το υγρό μεταξύ των διόδων μπορεί να μείνει στάσιμο, μειώνοντας τη μεταφορά θερμότητας και δημιουργώντας καυτά σημεία. Η απόσταση διέλευσης πρέπει να είναι επαρκής ώστε να επιτρέπεται η ροή μεταξύ των διόδων.
Μια απόσταση 30–40 mm μεταξύ των διόδων είναι γενικά επαρκής για υδατικά λουτρά με μέτρια ανάδευση. Για παχύρρευστα υγρά ή συνθήκες χαμηλής- ροής, συνιστάται μεγαλύτερη απόσταση 40–50 mm. Η απόσταση αυξάνει το αποτύπωμα του θερμαντήρα, το οποίο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στην τοποθέτηση της δεξαμενής.
| Διαστήματα περασμάτων | Ροή μεταξύ περασμάτων | Κίνδυνος Hot Spot | Αποτύπωμα για 8 πάσες |
|---|---|---|---|
| 20 χλστ | Φτωχός | Ψηλά | 500 × 400 mm |
| 30 χλστ | Μέτριος | Μέτριος | 650 × 400 mm |
| 40 χλστ | Καλός | Χαμηλός | 800 × 400 mm |
| 50 χλστ | Εξοχος | Πολύ χαμηλά | 950 × 400 mm |
Η απόσταση περασμάτων και η επίδρασή της στη ροή, τον κίνδυνο hot spot και το αποτύπωμα
Ηλεκτρική Διαμόρφωση
Ένας θερμαντήρας 12 kW στα 480 V τρι-τράβηγμα περίπου 14,4 A ανά φάση. Το στοιχείο μπορεί να διαμορφωθεί ως μεμονωμένο τρι-φορτίο ή ως πολλαπλά μονοφασικά-στοιχεία ενσύρματα παράλληλα. Το περίβλημα των ακροδεκτών πρέπει να φιλοξενεί τους αγωγούς και τις συνδέσεις.
Για έναν θερμαντήρα πολλαπλών-περασμάτων, το στοιχείο συχνά χωρίζεται σε πολλαπλά κυκλώματα, το καθένα με το δικό του ζεύγος ακροδεκτών. Αυτό επιτρέπει στον θερμαντήρα να συνδεθεί με καλώδιο για τη διαθέσιμη παροχή και παρέχει κάποιο πλεονασμό εάν ένα κύκλωμα αποτύχει.
Όταν η δεξαμενή δεν μπορεί να φιλοξενήσει την απαιτούμενη επιφάνεια
Εάν η δεξαμενή δεν μπορεί να φιλοξενήσει την επιφάνεια που απαιτείται για 12 kW στα 0,9 W/cm², οι επιλογές είναι να μειώσετε την ισχύ, να αυξήσετε την πυκνότητα watt (αποδέχοντας μικρότερη διάρκεια ζωής) ή να χρησιμοποιήσετε πολλαπλούς θερμαντήρες που διανέμονται γύρω από τη δεξαμενή.
Οι πολλαπλοί θερμαντήρες είναι συχνά η καλύτερη λύση. Δύο θερμαντήρες 6 kW, ο καθένας με τη δική του δέσμη πολλαπλών-περασμάτων, μπορούν να τοποθετηθούν σε απέναντι τοίχους ή σε διαφορετικές γωνίες της δεξαμενής. Κάθε θερμαντήρας λειτουργεί στα 0,9 W/cm² και μαζί αποδίδουν 12 kW.
Όταν μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση είναι η μόνη επιλογή
Μια ισχύς 12 kW στα 0,9 W/cm² απαιτεί 13.333 cm² επιφάνειας-περισσότερη από ό,τι παρέχει οποιοδήποτε τυπικό θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE. Μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE με οκτώ ή περισσότερα περάσματα, διάμετρο θήκης 63 mm και απόσταση 40 mm παρέχει την απαιτούμενη επιφάνεια σε μια τυπική δεξαμενή 3.000 λίτρων. Η διαδικασία προδιαγραφής απαιτεί τις διαστάσεις της δεξαμενής, τη χημεία του μπάνιου, τη θερμοκρασία λειτουργίας, τις συνθήκες ροής και την απαιτούμενη ισχύ.
