Χρειάζεται μια μονάδα φινιρίσματος μετάλλων για να διαστασιολογήσει μια ανταλλακτική θέρμανση εμβάπτισης από PTFE για μια δεξαμενή ανοδίωσης χρωμικού οξέος 2.000-λίτρων. Το λουτρό λειτουργούσε στους 55 βαθμούς και το εργοστάσιο απαιτούσε χρόνο θέρμανσης τεσσάρων ωρών από τους 20 βαθμούς. Ο υπάρχων θερμαντήρας ήταν μικρότερος και η δεξαμενή δεν έφτασε ποτέ στο σημείο ρύθμισης κατά τη διάρκεια της αιχμής παραγωγής. Η ομάδα συντήρησης έπρεπε να υπολογίσει τη σωστή ισχύ πριν παραγγείλει αντικατάσταση.
Το μέγεθος ενός θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE για μια δεξαμενή χρωμικού οξέος απαιτεί τρεις υπολογισμούς: το φορτίο θέρμανσης-, το φορτίο συντήρησης και την επιφάνεια που απαιτείται για την ασφαλή πυκνότητα watt. Κάθε υπολογισμός εξαρτάται από τη χημεία του μπάνιου, τις διαστάσεις της δεξαμενής και τις συνθήκες λειτουργίας.
Βήμα 1: Υπολογίστε το Heat-Up Load
Το φορτίο θέρμανσης-είναι η ενέργεια που απαιτείται για την ανύψωση του λουτρού από το περιβάλλον στο σημείο ρύθμισης στον επιθυμητό χρόνο. Ο τύπος είναι: kW=(λίτρα × ΔT × Cp × πυκνότητα) / (3600 × ώρες).
Για ένα λουτρό χρωμικού οξέος 2.000{10}}λίτρων με πυκνότητα 1.150 kg/m³ και ειδική θερμότητα 3,75 kJ/kg·K, η θέρμανση από 20 βαθμούς σε 55 βαθμούς σε τέσσερις ώρες απαιτεί περίπου 23 kW. Προσθέτοντας 20% για απώλειες κατά τη διάρκεια της θέρμανσης δίνονται 28 kW.
| Όγκος δεξαμενής | Άνοδος θερμοκρασίας | Heat-Up Time | Θέρμανση-Αυξημένη φόρτωση | Με 20% Περιθώριο Απώλειας |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 35 μοίρες | 4 ώρες | 11,5 kW | 14 kW |
| 1,500 L | 35 μοίρες | 4 ώρες | 17,2 kW | 21 kW |
| 2,000 L | 35 μοίρες | 4 ώρες | 23,0 kW | 28 kW |
| 2,500 L | 35 μοίρες | 4 ώρες | 28,7 kW | 34 kW |
| 3,000 L | 35 μοίρες | 4 ώρες | 34,5 kW | 41 kW |
Προθέρμανση-για λουτρά χρωμικού οξέος στα 1.150 kg/m³ και 3,75 kJ/kg·K
Βήμα 2: Υπολογισμός του Φορτίου Συντήρησης
Το φορτίο συντήρησης είναι η ενέργεια που απαιτείται για τη διατήρηση του σημείου ρύθμισης έναντι των συνεχιζόμενων απωλειών. Για μια δεξαμενή 2.000 λίτρων στους 55 βαθμούς, οι απώλειες τοίχου είναι 1,5–2,5 kW, οι απώλειες επιφάνειας είναι 0,8–1,5 kW και το φορτίο παραγωγής είναι 1–3 kW. Το συνολικό φορτίο συντήρησης είναι 3,3–7,0 kW.
Ο θερμαντήρας θα πρέπει να έχει μέγεθος για το μεγαλύτερο φορτίο θερμότητας- ή το φορτίο συντήρησης. Για αυτήν τη δεξαμενή, το φορτίο θερμότητας-28 kW είναι μεγαλύτερο.
Βήμα 3: Υπολογίστε την Απαιτούμενη Επιφάνεια
Η επιφάνεια εξαρτάται από την ισχύ και την ασφαλή πυκνότητα βατ για το χρωμικό οξύ. Για έναν θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE σε χρωμικό οξύ στους 55 βαθμούς, η ασφαλής πυκνότητα watt είναι 1,0–1,2 W/cm².
Για ισχύ 28 kW σε 1,0 W/cm², η απαιτούμενη επιφάνεια είναι 28.000 cm². Ένας απλός ευθύς θερμαντήρας με διάμετρο θήκης 50 mm θα χρειαζόταν 17.834 mm θερμαινόμενου μήκους-πολύ μεγαλύτερο από οποιαδήποτε κανονική δεξαμενή. Απαιτείται διαμόρφωση πολλαπλών{10}περασμάτων ή πολλαπλοί θερμαντήρες.
| Ισχύς σε βάτ | Ασφαλής πυκνότητα Watt | Απαιτούμενη επιφάνεια | Θερμαινόμενο μήκος στα 50 mm Θήκη | Πολυ-Διαμόρφωση πάσου |
|---|---|---|---|---|
| 15 kW | 1,0 W/cm² | 15.000 cm² | 9.554 χλστ | 6 περάσματα × 1.592 χλστ |
| 20 kW | 1,0 W/cm² | 20.000 cm² | 12.739 χλστ | 8 περάσματα × 1.592 χλστ |
| 25 kW | 1,0 W/cm² | 25.000 cm² | 15.924 χλστ | 10 περάσματα × 1.592 χλστ |
| 28 kW | 1,0 W/cm² | 28.000 cm² | 17.834 χλστ | 12 περάσματα × 1.486 χλστ |
| 30 kW | 1,0 W/cm² | 30.000 cm² | 19.108 χλστ | 12 περάσματα × 1.592 χλστ |
Απαιτήσεις διαμόρφωσης επιφάνειας και πολλαπλών{0}}περασμάτων για χρωμικό οξύ 1,0 W/cm²
Βήμα 4: Επαληθεύστε το βάθος βύθισης και την προσαρμογή του δοχείου
Ο θερμαντήρας πρέπει να ταιριάζει στη δεξαμενή και να παραμένει πλήρως βυθισμένος στην ελάχιστη στάθμη υγρού. Μια δεξαμενή 2.000-λίτρων με διαστάσεις 1.500 × 1.200 × 1.100 mm έχει χρησιμοποιήσιμο θερμαινόμενο μήκος περίπου 800–900 mm. Ένας θερμαντήρας πολλαπλών περασμάτων με 12 περάσματα των 1.486 mm το καθένα δεν μπορεί να χωρέσει σε ένα μόνο δοχείο.
Η πρακτική λύση είναι η χρήση πολλαπλών θερμαντήρων κατανεμημένων γύρω από την περίμετρο της δεξαμενής. Τρεις θερμαντήρες, ο καθένας με 10 kW σε 1,0 W/cm², παρέχουν συνολικά 30 kW. Κάθε θερμαντήρας έχει μια διαμόρφωση πολλαπλών-περασμάτων που ταιριάζει στον διαθέσιμο χώρο.
Βήμα 5: Επαληθεύστε την πυκνότητα Watt και τη θερμοκρασία επιφάνειας
Η πυκνότητα watt υπολογίζεται από τη συνολική ισχύ και τη συνολική επιφάνεια. Για 28 kW και 28.000 cm², η πυκνότητα watt είναι 1,0 W/cm². Σε 1,0 W/cm² σε λουτρό χρωμικού οξέος μέτριας ανάδευσης στους 55 βαθμούς, η θερμοκρασία επιφάνειας είναι περίπου 75–80 βαθμούς. Αυτό είναι εντός του ασφαλούς εύρους για το PTFE.
Εάν η υπολογισμένη θερμοκρασία επιφάνειας υπερβαίνει τους 85 βαθμούς, η πυκνότητα watt θα πρέπει να μειωθεί και η επιφάνεια να αυξηθεί.
Όταν οι τυπικοί θερμαντήρες δεν μπορούν να ικανοποιήσουν την απαίτηση ισχύος και επιφάνειας
Οι μεγάλες δεξαμενές χρωμικού οξέος με υψηλά φορτία θερμότητας-συχνά δεν μπορούν να φιλοξενήσουν τυπικούς θερμαντήρες εμβάπτισης από PTFE στις χαμηλές πυκνότητες watt που απαιτεί η χημεία. Μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE με πολλαπλούς θερμαντήρες, μεγάλη επιφάνεια και χαμηλή πυκνότητα watt αντιμετωπίζει τη βασική αιτία της ασυμφωνίας ισχύος και επιφάνειας. Η διαδικασία προδιαγραφής απαιτεί τον όγκο της δεξαμενής, τη χημεία του μπάνιου, τη θερμοκρασία λειτουργίας, τον στόχο χρόνου θέρμανσης-και την απαιτούμενη ισχύ. Για εγκαταστάσεις με μεγάλες δεξαμενές χρωμικού οξέος, αυτή η ειδική προσέγγιση-εφαρμογής διασφαλίζει ότι ο θερμαντήρας παρέχει την απαιτούμενη ισχύ σε ασφαλή θερμοκρασία επιφάνειας.
