Цех обробки металу потребував розміру заміни занурювального нагрівача PTFE для резервуара для анодування хромовою кислотою об’ємом 2000-л. Ванна працювала при температурі 55 градусів, і установка потребувала чотиригодинного нагрівання з 20 градусів. Існуючий нагрівач був заниженим, і резервуар ніколи не досяг заданого значення під час пікового виробництва. Команді з технічного обслуговування потрібно було розрахувати правильну потужність, перш ніж замовляти заміну.
Визначення розміру занурювального нагрівача з PTFE для резервуара з хромовою кислотою вимагає трьох розрахунків: теплового-навантаження, навантаження на технічне обслуговування та площі поверхні, необхідної для безпечної щільності в ватах. Кожен розрахунок залежить від хімічного складу ванни, розмірів бака та умов експлуатації.
Крок 1. Розрахуйте тепло-навантаження
Теплове -навантаження – це енергія, необхідна для підняття ванни від температури навколишнього середовища до контрольної температури за потрібний час. Формула така: кВт=(літри × ΔT × Cp × густина) / (3600 × години).
Для ванни з хромовою кислотою об’ємом 2000-з щільністю 1150 кг/м³ і питомою теплоємністю 3,75 кДж/кг·К нагрівання від 20 градусів до 55 градусів за чотири години вимагає приблизно 23 кВт. Додавання 20% на втрати при нагріванні дає 28 кВт.
| Об'єм резервуара | Підвищення температури | Час-нагріву | Нагрівання-навантаження | З маржею збитків 20%. |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 35 градусів | 4 години | 11,5 кВт | 14 кВт |
| 1,500 L | 35 градусів | 4 години | 17,2 кВт | 21 кВт |
| 2,000 L | 35 градусів | 4 години | 23,0 кВт | 28 кВт |
| 2,500 L | 35 градусів | 4 години | 28,7 кВт | 34 кВт |
| 3,000 L | 35 градусів | 4 години | 34,5 кВт | 41 кВт |
Теплове -навантаження для ванн з хромовою кислотою 1150 кг/м³ і 3,75 кДж/кг·K
Крок 2: Розрахуйте навантаження на технічне обслуговування
Навантаження на технічне обслуговування - це енергія, необхідна для підтримки заданого значення проти постійних втрат. Для резервуара об’ємом 2000 літрів при 55 градусах втрати на стінках становлять 1,5–2,5 кВт, втрати на поверхні – 0,8–1,5 кВт, а виробниче навантаження – 1–3 кВт. Загальне технічне навантаження 3,3–7,0 кВт.
Розмір обігрівача має відповідати більшому навантаженню-нагрівання або навантаженню обслуговування. Для цього бака теплове-навантаження 28 кВт більше.
Крок 3: Обчисліть необхідну площу поверхні
Площа поверхні залежить від потужності та безпечної щільності ват для хромової кислоти. Для занурювального нагрівача з PTFE в хромовій кислоті при 55 градусах безпечна щільність у Ватах становить 1,0–1,2 Вт/см².
Для навантаження 28 кВт при 1,0 Вт/см² необхідна площа поверхні становить 28 000 см². Для одного прямого нагрівача з діаметром оболонки 50 мм знадобиться 17 834 мм нагрітої довжини-набагато довше, ніж будь-який звичайний резервуар. Потрібна багато{10}}конфігурація або кілька нагрівачів.
| Потужність | Безпечна щільність | Необхідна площа поверхні | Довжина з підігрівом при 50 мм оболонки | Конфігурація кількох-проходів |
|---|---|---|---|---|
| 15 кВт | 1,0 Вт/см² | 15 000 см² | 9 554 мм | 6 проходів × 1592 мм |
| 20 кВт | 1,0 Вт/см² | 20 000 см² | 12739 мм | 8 проходів × 1592 мм |
| 25 кВт | 1,0 Вт/см² | 25 000 см² | 15 924 мм | 10 проходів × 1592 мм |
| 28 кВт | 1,0 Вт/см² | 28 000 см² | 17 834 мм | 12 проходів × 1486 мм |
| 30 кВт | 1,0 Вт/см² | 30 000 см² | 19 108 мм | 12 проходів × 1592 мм |
Вимоги до площі поверхні та багато{0}}конфігурації для хромової кислоти при 1,0 Вт/см²
Крок 4. Перевірте глибину занурення та підгонку бака
Нагрівач повинен відповідати резервуару і залишатися повністю зануреним при мінімальному рівні рідини. Резервуар об’ємом 2000{12}} літрів розміром 1500 × 1200 × 1100 мм має корисну довжину в нагрітому стані приблизно 800–900 мм. Багатоходовий нагрівач з 12 проходами по 1486 мм не поміститься в один бак.
Практичним рішенням є використання кількох нагрівачів, розподілених по периметру бака. Три нагрівачі, кожен по 10 кВт при 1,0 Вт/см², забезпечують загальну потужність 30 кВт. Кожен обігрівач має багатоходову-конфігурацію, яка відповідає доступному простору.
Крок 5. Перевірте щільність у Ватах і температуру поверхні
Щільність ват розраховується на основі загальної потужності та загальної площі поверхні. Для 28 кВт і 28 000 см² щільність ват становить 1,0 Вт/см². При 1,0 Вт/см² у помірно перемішаній ванні з хромовою кислотою при 55 градусах температура поверхні становить приблизно 75–80 градусів. Це в межах безпечного діапазону для PTFE.
Якщо розрахована температура поверхні перевищує 85 градусів, щільність ват слід зменшити, а площу поверхні збільшити.
Коли стандартні обігрівачі не відповідають вимогам щодо потужності та площі поверхні
Великі резервуари для хромової кислоти з високим-навантаженням часто не вміщують стандартні занурювальні нагрівачі PTFE із низькою щільністю ват, що вимагає хімія. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з декількома нагрівачами, великою площею поверхні та низькою щільністю ват усуває основну причину невідповідності потужності та площі поверхні. Процес специфікації вимагає об’єм бака, хімічний склад ванни, робочу температуру, цільовий-час нагрівання та необхідну потужність. Для об’єктів із великими резервуарами для хромової кислоти цей-спеціальний підхід гарантує, що нагрівач забезпечує необхідну потужність за безпечної температури поверхні.
