Et metallbearbeidingsanlegg som trengs for å dimensjonere en erstatnings PTFE-dykkvarmer for en 2000-liters kromsyreanodiseringstank. Badet drev på 55 grader, og anlegget krevde en oppvarmingstid på fire timer fra 20 grader. Den eksisterende varmeren hadde vært underdimensjonert, og tanken nådde aldri settpunkt under toppproduksjon. Vedlikeholdsteamet måtte beregne riktig effekt før de bestilte en erstatning.
Dimensjonering av en PTFE-dykkvarmer for en kromsyretank krever tre beregninger:-oppvarmingsbelastningen, vedlikeholdsbelastningen og overflatearealet som kreves for sikker watttetthet. Hver beregning avhenger av badets kjemi, tankdimensjonene og driftsforholdene.
Trinn 1: Beregn -varmebelastningen
Oppvarmingsbelastningen- er energien som kreves for å heve badekaret fra omgivelsestemperatur til settpunkt på ønsket tid. Formelen er: kW=(liter × ΔT × Cp × tetthet) / (3600 × timer).
For et 2000{{10}liters kromsyrebad med en tetthet på 1150 kg/m³ og en spesifikk varme på 3,75 kJ/kg·K, krever oppvarming fra 20 grader til 55 grader på fire timer omtrent 23 kW. Å legge til 20 % for tap under oppvarming gir 28 kW.
| Tankvolum | Temperaturstigning | Oppvarmingstid- | Varme-opplasting | Med 20 % tapsmargin |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 35 grader | 4 timer | 11,5 kW | 14 kW |
| 1,500 L | 35 grader | 4 timer | 17,2 kW | 21 kW |
| 2,000 L | 35 grader | 4 timer | 23,0 kW | 28 kW |
| 2,500 L | 35 grader | 4 timer | 28,7 kW | 34 kW |
| 3,000 L | 35 grader | 4 timer | 34,5 kW | 41 kW |
Oppvarming- for kromsyrebad ved 1150 kg/m³ og 3,75 kJ/kg·K
Trinn 2: Beregn vedlikeholdsbelastningen
Vedlikeholdsbelastningen er energien som kreves for å holde settpunktet mot pågående tap. For en 2000-liters tank ved 55 grader er veggtapene 1,5–2,5 kW, overflatetapene er 0,8–1,5 kW, og produksjonsbelastningen er 1–3 kW. Den totale vedlikeholdsbelastningen er 3,3–7,0 kW.
Varmeapparatet bør dimensjoneres for den største av oppvarmingsbelastningen- eller vedlikeholdsbelastningen. For denne tanken er-oppvarmingsbelastningen på 28 kW større.
Trinn 3: Beregn det nødvendige overflatearealet
Overflatearealet avhenger av wattstyrken og den sikre watttettheten for kromsyre. For en PTFE el-varmer i kromsyre ved 55 grader er den sikre watttettheten 1,0–1,2 W/cm².
For en 28 kW drift ved 1,0 W/cm² er det nødvendige overflatearealet 28 000 cm². En enkelt rett varmeovn med en kappediameter på 50 mm vil trenge 17 834 mm oppvarmet lengde -langt lengre enn en vanlig tank. Det er nødvendig med en konfigurasjon med flere{10}pass eller flere varmeovner.
| Watt | Sikker watttetthet | Nødvendig overflate | Oppvarmet lengde på 50 mm kappe | Multi-Pass-konfigurasjon |
|---|---|---|---|---|
| 15 kW | 1,0 W/cm² | 15 000 cm² | 9.554 mm | 6 passeringer × 1.592 mm |
| 20 kW | 1,0 W/cm² | 20 000 cm² | 12.739 mm | 8 passeringer × 1.592 mm |
| 25 kW | 1,0 W/cm² | 25 000 cm² | 15.924 mm | 10 passeringer × 1.592 mm |
| 28 kW | 1,0 W/cm² | 28 000 cm² | 17.834 mm | 12 passeringer × 1.486 mm |
| 30 kW | 1,0 W/cm² | 30 000 cm² | 19.108 mm | 12 passeringer × 1.592 mm |
Krav til overflateareal og multi-konfigurasjonskrav for kromsyre ved 1,0 W/cm²
Trinn 4: Bekreft nedsenkingsdybde og tanktilpasning
Varmeren må passe til tanken og forbli helt nedsenket på minimum væskenivå. En 2000{{12}liters tank som måler 1500 × 1200 × 1100 mm har en brukbar oppvarmet lengde på omtrent 800–900 mm. En flerpassvarmer med 12 passasjer på 1486 mm hver kan ikke passe i en enkelt tank.
Den praktiske løsningen er å bruke flere varmeovner fordelt rundt tankens omkrets. Tre varmeovner, hver med 10 kW ved 1,0 W/cm², gir totalt 30 kW. Hver varmeovn har en multi-pass-konfigurasjon som passer til den tilgjengelige plassen.
Trinn 5: Bekreft watttetthet og overflatetemperatur
Watttettheten beregnes fra den totale wattstyrken og det totale overflatearealet. For 28 kW og 28 000 cm² er watt-tettheten 1,0 W/cm². Ved 1,0 W/cm² i et moderat omrørt kromsyrebad ved 55 grader er overflatetemperaturen ca. 75–80 grader. Det er innenfor det sikre området for PTFE.
Hvis den beregnede overflatetemperaturen overstiger 85 grader, bør watt-tettheten reduseres og overflatearealet økes.
Når standardvarmere ikke kan oppfylle kravene til strøm og overflateareal
Store kromsyretanker med høy-oppvarmingsbelastning har ofte ikke plass til standard PTFE-dykkvarmere med de lave watttetthetene som kjemien krever. En tilpasset PTFE el-patronkonfigurasjon med flere varmeovner, et stort overflateareal og en lav watttetthet løser grunnårsaken til uoverensstemmelse mellom strøm og overflateareal. Spesifikasjonsprosessen krever tankvolum, badkjemi, driftstemperatur,-oppvarmingstidsmål og nødvendig effekt. For anlegg med store kromsyretanker sikrer denne applikasjons-spesifikke tilnærmingen at varmeren leverer den nødvendige kraften ved en sikker overflatetemperatur.
