Хімічний завод потребував 12 кВт теплової потужності для 3000-літрової кислотної ванни. Хімічний склад ванни та температура вимагали щільності ват не вище 0,9 Вт/см², щоб підтримувати температуру оболонки в безпечних межах. Менеджер з технічного обслуговування заводу поставив під сумнів те, чи може занурювальний нагрівач з PTFE забезпечити 12 кВт при такій щільності ват, не будучи занадто великим, щоб поміститися в резервуар.
Відповідь - так, але це вимагає підходу до проектування, який відрізняється від вибору стандартного обігрівача. Низька щільність ват і висока вихідна потужність кіловат не суперечать один одному-вони просто потребують більшої площі. Завдання полягає в тому, щоб вмістити цю площу поверхні в доступний простір резервуара.
Вимоги щодо площі поверхні
Співвідношення між потужністю, площею поверхні та щільністю ват є простим: A=P / WD. Для 12 кВт при 0,9 Вт/см² необхідна площа поверхні становить 13333 см². Це велика площа-приблизно розміром із лобове скло невеликого автомобіля-і її потрібно запакувати в обігрівач, який відповідає баку.
Стандартний прямий нагрівач з PTFE з діаметром оболонки 50 мм забезпечує приблизно 157 см² на 100 мм нагрітої довжини. Щоб досягти 13 333 см², довжина нагрітого повинна бути 8 500 мм - 8,5 метра. Це не поміститься ні в один звичайний танк.
| Потужність | Ваттна щільність | Необхідна площа поверхні | Довжина з підігрівом (50 мм) | Довжина з підігрівом (63 мм) |
|---|---|---|---|---|
| 6 кВт | 0,9 Вт/см² | 6667 см² | 4250 мм | 3370 мм |
| 8 кВт | 0,9 Вт/см² | 8889 см² | 5660 мм | 4490 мм |
| 10 кВт | 0,9 Вт/см² | 11 111 см² | 7 080 мм | 5610 мм |
| 12 кВт | 0,9 Вт/см² | 13333 см² | 8500 мм | 6730 мм |
| 15 кВт | 0,9 Вт/см² | 16 667 см² | 10 620 мм | 8410 мм |
Вимоги до площі поверхні та нагрітої довжини для обігрівачів із ПТФЕ з низькою-ват-щільністю та високою{2}}потужністю
Багато{0}}рішення
Проблема площі поверхні вирішується шляхом згинання нагрітого елемента в багато{0}}конфігурацію. Нагрівач із вісьмома ходами по 1000 мм кожен забезпечує 8000 мм нагрітої довжини на площі приблизно 1000 × 400 мм. З діаметром оболонки 63 мм це забезпечує приблизно 15 800 см² площі поверхні-більш ніж достатньо для 12 кВт при 0,9 Вт/см².
Кількість проходів і довжина проходу визначаються наявним простором бака. Глибший резервуар дозволяє довші проходи і менше їх. Неглибокий резервуар вимагає більш коротких проходів і їх більшої кількості.
| Підрахунок проходів | Довжина пропуску | Загальна довжина з підігрівом | Площа (прибл.) | Площа поверхні (63 мм) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1000 мм | 4000 мм | 1000 × 250 мм | 7900 см² |
| 6 | 1000 мм | 6000 мм | 1000 × 380 мм | 11900 см² |
| 8 | 1000 мм | 8000 мм | 1000 × 500 мм | 15800 см² |
| 10 | 800 мм | 8000 мм | 800 × 500 мм | 15800 см² |
| 12 | 700 мм | 8400 мм | 700 × 500 мм | 16 600 см² |
Багатопрохідні конфігурації-для обігрівачів PTFE з високою{1}}потужністю та низькою-ват-щільністю
Розгляд потоку та відстані
Багатоходовий-нагрівач із багатьма проходами створює ризик затінення потоку. Рідина між проходами може застоюватися, зменшуючи теплообмін і створюючи гарячі точки. Відстань між проходами має бути достатнім для забезпечення потоку між проходами.
Відстань 30–40 мм між проходами зазвичай достатня для водних ванн із помірним перемішуванням. Для в’язких рідин або низьких-потоків рекомендована більша відстань 40–50 мм. Відстань збільшує площу обігрівача, що необхідно враховувати при підгонці бака.
| Пропускний інтервал | Потік між проходами | Ризик гарячої точки | Площа для 8 проходів |
|---|---|---|---|
| 20 мм | Бідний | Високий | 500 × 400 мм |
| 30 мм | Помірний | Помірний | 650 × 400 мм |
| 40 мм | добре | Низький | 800 × 400 мм |
| 50 мм | Чудово | Дуже низький | 950 × 400 мм |
Прохідний інтервал і його вплив на потік, ризик гарячих точок і слід
Електрична конфігурація
Обігрівач потужністю 12 кВт із трифазною напругою 480 В споживає приблизно 14,4 А на фазу. Елемент можна налаштувати як одне три-фазне навантаження або як кілька однофазних-елементів, з’єднаних паралельно. Корпус клем має вміщувати провідники та з’єднання.
Для багатоходового нагрівача елемент часто поділяють на кілька ланцюгів, кожен з яких має власну пару клем. Це дозволяє підключити обігрівач до наявного джерела живлення та забезпечує деяку надлишковість у разі виходу з ладу одного контуру.
Коли резервуар не може вмістити необхідну площу поверхні
Якщо резервуар не може вмістити площу поверхні, необхідну для 12 кВт при 0,9 Вт/см², варіанти полягають у зменшенні потужності, збільшенні щільності у Ватах (прийнявши менший термін служби) або використанні кількох нагрівачів, розподілених навколо бака.
Кілька обігрівачів часто є найкращим рішенням. Два нагрівачі потужністю 6 кВт, кожен зі своїм власним багатопрохідним пучком, можна розташувати на протилежних стінках або в різних кутах бака. Кожен обігрівач працює на 0,9 Вт/см², а разом вони видають 12 кВт.
Коли індивідуальна конфігурація є єдиним варіантом
Для навантаження 12 кВт при 0,9 Вт/см² потрібно 13 333 см² площі поверхні-більше, ніж забезпечує будь-який стандартний занурювальний нагрівач з PTFE. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з вісьмома або більше проходами, діаметром оболонки 63 мм і відстанню 40 мм забезпечує необхідну площу поверхні в типовому баку об’ємом 3000 літрів. Процес специфікації вимагає розмірів бака, хімічного складу ванни, робочої температури, умов потоку та необхідної потужності.
