Et kjemisk anlegg trengte 12 kW varmekapasitet for et 3000 liters syrebad. Badets kjemi og temperatur krevde en watttetthet som ikke var høyere enn 0,9 W/cm² for å holde manteltemperaturen innenfor sikre grenser. Anleggets vedlikeholdsleder stilte spørsmål ved om en PTFE el-patron kunne levere 12 kW ved den watttettheten uten å være for stor til å passe til tanken.
Svaret er ja, men det krever en designtilnærming som skiller seg fra standard varmeapparatvalg. Lav watttetthet og høy kilowatt-effekt er ikke motstridende-de krever ganske enkelt mer overflate. Utfordringen er å tilpasse overflaten til den tilgjengelige tankplassen.
Kravet til overflateareal
Forholdet mellom effekt, overflateareal og watttetthet er enkelt: A=P / WD. For 12 kW ved 0,9 W/cm² er det nødvendige overflatearealet 13 333 cm². Det er et stort område-omtrent på størrelse med en liten bils frontrute-og det må pakkes inn i en varmeovn som passer til tanken.
En standard rett PTFE-varmer med en kappediameter på 50 mm gir omtrent 157 cm² per 100 mm oppvarmet lengde. For å oppnå 13 333 cm², må den oppvarmede lengden være 8 500 mm-8,5 meter. Det passer ikke i noen vanlig tank.
| Watt | Watt tetthet | Nødvendig overflate | Oppvarmet lengde (50 mm) | Oppvarmet lengde (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 6 kW | 0,9 W/cm² | 6667 cm² | 4.250 mm | 3.370 mm |
| 8 kW | 0,9 W/cm² | 8 889 cm² | 5.660 mm | 4.490 mm |
| 10 kW | 0,9 W/cm² | 11 111 cm² | 7 080 mm | 5.610 mm |
| 12 kW | 0,9 W/cm² | 13 333 cm² | 8.500 mm | 6.730 mm |
| 15 kW | 0,9 W/cm² | 16 667 cm² | 10 620 mm | 8.410 mm |
Krav til overflateareal og oppvarmet lengde for PTFE-varmere med lav-watt-tetthet og høy-effekt
Multi-Pass-løsningen
Overflateproblemet løses ved å bøye det oppvarmede elementet til en fler-pass-konfigurasjon. En varmeovn med åtte gjennomløp på 1000 mm hver gir 8000 mm oppvarmet lengde i et fotavtrykk på omtrent 1000 × 400 mm. Med en kappediameter på 63 mm gir det omtrent 15 800 cm² overflateareal-mer enn nok til 12 kW ved 0,9 W/cm².
Antall passeringer og passeringslengde bestemmes av tilgjengelig tankplass. En dypere tank tillater lengre passeringer og færre av dem. En grunn tank krever kortere passeringer og flere av dem.
| Antall beståtte | Pass lengde | Total oppvarmet lengde | Fotavtrykk (ca.) | Overflate (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1000 mm | 4000 mm | 1000 × 250 mm | 7900 cm² |
| 6 | 1000 mm | 6000 mm | 1000 × 380 mm | 11 900 cm² |
| 8 | 1000 mm | 8000 mm | 1000 × 500 mm | 15 800 cm² |
| 10 | 800 mm | 8000 mm | 800 × 500 mm | 15 800 cm² |
| 12 | 700 mm | 8.400 mm | 700 × 500 mm | 16 600 cm² |
Multi-pass-konfigurasjoner for høy-effekt lav-watt-tetthet PTFE-varmere
Flyt- og avstandshensyn
En multi-passasjevarmer med mange passeringer skaper risiko for flytskygge. Væsken mellom passasjene kan bli stillestående, noe som reduserer varmeoverføringen og skaper varme flekker. Passavstanden må være tilstrekkelig til å tillate strømning mellom passasjene.
En avstand på 30–40 mm mellom passasjer er vanligvis tilstrekkelig for vannbad med moderat omrøring. For viskøse væsker eller lav-strømningsforhold anbefales en større avstand på 40–50 mm. Avstanden øker fotavtrykket til varmeren, noe som må tas med i tanken.
| Pass Avstand | Flyt mellom pass | Hot Spot Risiko | Footprint for 8 pass |
|---|---|---|---|
| 20 mm | Fattig | Høy | 500 × 400 mm |
| 30 mm | Moderat | Moderat | 650 × 400 mm |
| 40 mm | God | Lav | 800 × 400 mm |
| 50 mm | Glimrende | Veldig lavt | 950 × 400 mm |
Pass-avstand og dens effekt på flyt, hot spot-risiko og fotavtrykk
Elektrisk konfigurasjon
En 12 kW varmeovn ved 480V tre-fase trekker omtrent 14,4 A per fase. Elementet kan konfigureres som en enkelt tre-faselast eller som flere enkeltfaseelementer koblet parallelt. Klemmekapslingen må romme lederne og koblingene.
For en fler-passvarmer er elementet ofte delt inn i flere kretser, hver med sitt eget terminalpar. Dette gjør at varmeren kan kobles til tilgjengelig forsyning og gir en viss redundans hvis en krets svikter.
Når tanken ikke kan romme det nødvendige overflatearealet
Hvis tanken ikke kan romme overflatearealet som kreves for 12 kW ved 0,9 W/cm², er alternativene å redusere wattstyrken, øke watttettheten (godta en kortere levetid), eller bruke flere varmeovner fordelt rundt tanken.
Flere varmeovner er ofte den beste løsningen. To 6 kW varmeovner, hver med sin egen multi-pass-bunt, kan plasseres på motsatte vegger eller i forskjellige hjørner av tanken. Hver varmeovn fungerer på 0,9 W/cm², og til sammen leverer de 12 kW.
Når en egendefinert konfigurasjon er det eneste alternativet
En kraft på 12 kW ved 0,9 W/cm² krever 13 333 cm² overflateareal-mer enn noen standard PTFE-dykkvarmer gir. En spesialtilpasset PTFE-dykkvarmerkonfigurasjon med åtte eller flere gjennomløp, 63 mm kappediameter og 40 mm avstand gir det nødvendige overflatearealet i en typisk 3000-liters tank. Spesifikasjonsprosessen krever tankdimensjoner, badkjemi, driftstemperatur, strømningsforhold og nødvendig effekt.
