Цех із нанесення покриттів замінив занурювальний нагрівач PTFE в неізольованому сталевому резервуарі на нагрівач, розмір якого був таким же, як і раніше. Новий нагрівач забезпечував правильну потужність, але баку знадобилося більше часу, щоб досягти заданого значення, і нагрівач працював безперервно під час виробництва. Резервуар був ізольований два роки тому, але ізоляція була видалена під час проекту технічного обслуговування і ніколи не встановлювалася повторно. Втрати тепла зросли, і обігрівач тепер був занижений для фактичного навантаження.
Ізоляція бака безпосередньо впливає на необхідну потужність занурювального нагрівача з PTFE. Неізольований резервуар втрачає тепло через стінки зі швидкістю, яка може бути в 5–10 разів вищою, ніж ізольований резервуар. Нагрівач повинен компенсувати втрачене тепло, щоб підтримувати задане значення.
Як ізоляція зменшує втрати тепла
Втрата тепла через стінку резервуара залежить від різниці температур між ванною та навколишнім повітрям, площі поверхні стінки, термічного опору стінки та будь-якої ізоляції. Ізоляція додає термічний опір, що зменшує втрати тепла при певній різниці температур.
Для сталевої стінки резервуара під кутом 60 градусів у кімнаті з температурою 20 градусів втрати тепла без ізоляції становлять приблизно 200–300 Вт/м². При товщині ізоляції 50 мм втрати знижуються до 20–40 Вт/м². На 100 мм вона падає до 10–20 Вт/м².
| Товщина ізоляції | Втрата тепла стіни при 60 градусах | Відносна втрата | Річна вартість енергії (100 м²) |
|---|---|---|---|
| Жодного | 200–300 W/m² | 1.0× | $12,000–18,000 |
| 25 мм | 50–80 W/m² | 0.25× | $3,000–4,800 |
| 50 мм | 20–40 W/m² | 0.12× | $1,200–2,400 |
| 75 мм | 12–25 W/m² | 0.08× | $720–1,500 |
| 100 мм | 8–15 W/m² | 0.05× | $480–900 |
Втрати тепла стіни та вартість енергії залежно від товщини ізоляції для ванни 60 градусів
Як ізоляція змінює необхідну потужність
Нагрівач повинен видавати достатню потужність, щоб компенсувати втрачене тепло через стіни та поверхню та нагрівати вхідні заготовки. Якщо резервуар неізольований, то втрати стінки вищі, і нагрівач повинен бути більшим.
Для резервуара об’ємом 2000 літрів при 60 градусах із 100 м² зволоженої поверхні втрати стінки без ізоляції становлять 20–30 кВт. При ізоляції 50 мм втрати знижуються до 2–4 кВт. Різниця становить 18–26 кВт теплової потужності, яку повинен видавати обігрівач.
| Об'єм резервуара | Зволожена поверхня | Втрата неізольованої стіни | Втрата ізольованої стіни (50 мм) | Потрібна додаткова потужність обігрівача |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 50 m² | 10–15 кВт | 1–2 кВт | 9–13 кВт |
| 1,500 L | 75 m² | 15–23 кВт | 1,5–3 кВт | 13–20 кВт |
| 2,000 L | 100 m² | 20–30 кВт | 2–4 кВт | 18–26 кВт |
| 3,000 L | 150 m² | 30–45 кВт | 3–6 кВт | 27–39 кВт |
Для неізольованих резервуарів необхідні втрати тепла стінки та додаткова потужність нагрівача
Вплив на поверхневі втрати
Поверхневі втрати відбуваються через випаровування та радіацію. Відкрита поверхня бака під кутом 60 градусів втрачає 300–500 Вт/м². Плаваюча ковдра або кришка резервуара зменшують ці втрати на 60–70%.
Для бака об’ємом 2000 літрів із площею 1,5 м² втрати на відкритій поверхні складають 450–750 Вт. З кришкою втрати зменшуються до 135–225 Вт. Різниця становить 315–525 Вт потужності нагріву.
Розмір ізоляції та утеплювача
Розмір нагрівача повинен відповідати фактичним тепловтратам бака. Якщо бак утеплений, нагрівач може бути менше. Якщо бак неутеплений, нагрівач повинен бути більшого розміру.
Практичний підхід полягає в тому, щоб розрахувати втрати тепла для фактичного стану ізоляції та розмір нагрівача для цього навантаження плюс запас для виробничого навантаження. Нагрівач, розмір якого відповідає ізольованому резервуару, але встановлений у неізольованому резервуарі, матиме менший розмір і працюватиме безперервно.
Коли ізоляція змінює вимоги до ватної щільності
Додавання ізоляції зменшує втрати тепла, що зменшує необхідну потужність. Але ізоляція також впливає на температуру поверхні нагрівача. Може знадобитися менший нагрівач, що працює з більшою щільністю ват, щоб забезпечити зменшену потужність у межах доступного простору. Вища щільність ват підвищує температуру поверхні та прискорює деградацію.
Оптимально ізолювати резервуар і вибрати обігрівач з великою площею поверхні та низькою ваттною потужністю. Ізоляція зменшує потребу в потужності, а велика площа поверхні зберігає низьку щільність потужності.
Коли стандартні обігрівачі не відповідають умовам ізоляції
Резервуари з пошкодженою або відсутньою ізоляцією часто потребують більших нагрівачів, ніж оригінальна специфікація. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з ПТФЕ з великою площею поверхні, низькою щільністю ват і оптимізованою -позицією потоку усуває першопричину недостатнього розміру. Процес специфікації вимагає розмірів бака, стану ізоляції, робочої температури та необхідної потужності. Для об’єктів із різними умовами ізоляції цей-спеціальний підхід гарантує, що нагрівач відповідає фактичним тепловтратам.
