Neprekinjena linija za prevleko-za-kolut je porabila 38.000 kWh na mesec za ogrevanje kopeli v petih procesnih rezervoarjih. Obrat je namestil PTFE potopne grelnike z nizko vatno gostoto in izboljšano porazdelitvijo pretoka v dveh rezervoarjih. V naslednjih šestih mesecih se je poraba energije za ogrevanje teh dveh rezervoarjev zmanjšala za 11 % oziroma 14 %. Skupni prihranek je znašal približno 1400 USD na mesec. Projekt se je povrnil v manj kot enem letu.
Linije za neprekinjeno galvanizacijo delujejo drugače kot šaržne posode. Trak ali obdelovanec se neprekinjeno premika skozi kopel in ustvarja enakomerno toplotno obremenitev, ki jo mora nadomestiti grelec. Grelec deluje neprekinjeno, pogosto z visokim delovnim ciklom, poraba energije pa je znatna. Izboljšanje učinkovitosti grelnika in njegove interakcije s kopeljo zmanjša energijo, potrebno za vzdrževanje nastavljene vrednosti.
Kam gre energija pri neprekinjenem nanašanju
Energija, ki jo porabi potopni grelnik PTFE v neprekinjeni liniji za galvanizacijo, gre v tri cilje: ogrevanje vhodnih obdelovancev, nadomeščanje izgubljene toplote skozi stene rezervoarja in površino ter premagovanje neučinkovitosti samega grelnika.
Obremenitev pri segrevanju obdelovanca je največja. Jekleni trak, ki vstopa v kopel pri 25 stopinjah in izstopa pri 60 stopinjah, nenehno absorbira toploto. Za linijo, ki obdeluje 500 kg traku na uro, je obremenitev obdelovanca pri segrevanju približno 12 kW. To obremenitev mora zagotavljati grelnik ne glede na njegovo zasnovo.
Stenske in površinske izgube so odvisne od izolacije rezervoarja in temperature kopeli. Neizoliran rezervoar pri 60 stopinjah lahko izgubi 3–5 kW skozi svoje stene in površino. Izolirani rezervoar s pokrovom lahko izgubi manj kot 1 kW.
Neučinkovitost grelnika je izgubljena energija, ker plašč deluje pri višji temperaturi, kot je potrebno, ali ker vodni kamen izolira plašč. Čisti grelec z nizko vatno gostoto ima minimalno neučinkovitost. Grelnik z visoko vatno gostoto izgubi 10–20 % svoje energije v odpadke.
| Naloži komponento | Tipičen obseg | Nadzoruje ga Heater Design | Opombe |
|---|---|---|---|
| Ogrevanje obdelovanca | 8–15 kW | št | Odvisno od hitrosti linije in mase traku |
| Stenske in površinske izgube | 1–5 kW | Delno | Izolacija in pokrovi zmanjšujejo izgube |
| Neučinkovitost grelnika | 0,5–3 kW | ja | Watt gostota in čistoča |
Komponente energijske obremenitve v posodi za neprekinjeno galvanizacijo
Kako nizka vatna gostota zmanjša izgubo energije
Grelnik z nizko-vat-gostoto deluje pri nižji temperaturi plašča za enako izhodno moč. Nižja temperatura plašča zmanjša izgubo toplote skozi prirobnico in ohišje terminala ter zmanjša gonilno silo za odlaganje vodnega kamna.
Prihranek energije prihaja iz dveh virov. Prvič, nižja temperatura plašča zmanjša prevodne izgube skozi strojno opremo za pritrditev grelnika. Drugič, počasnejše nastajanje vodnega kamna ohranja večjo učinkovitost prenosa toplote za daljša obdobja. Grelnik, ki bi v treh mesecih pri visoki vatni gostoti izgubil 10 % učinkovitosti, lahko pri nizki vatni gostoti izgubi le 5 %.
| Gostota vatov | Temp. plašča | Stopnja lestvice | Učinkovitost po 3 mesecih | Učinkovitost po 6 mesecih |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 W/cm² | 92-98 stopinj | visoko | 90% | 82% |
| 1,2 W/cm² | 88–93 stopinj | Zmerno | 93% | 88% |
| 1,0 W/cm² | 85-90 stopinj | Nizka | 95% | 92% |
| 0,8 W/cm² | 82-87 stopinj | Zelo nizko | 96% | 94% |
Učinkovitost grelnika skozi čas kot funkcija vatne gostote
Izboljšana porazdelitev pretoka
Pri neprekinjenem galvaniziranju gibanje obdelovanca ustvari vzorec toka, ki lahko pomaga ali ovira prenos toplote. Če je grelnik nameščen na glavni poti pretoka, premikajoči se trak ali obtočna črpalka neprekinjeno čisti plašč, pri čemer ohranja tanko mejno plast in visoko učinkovitost prenosa toplote.
Če grelec postavimo v mrtvo cono, se mejna plast zgosti, temperatura plašča se dvigne, izkoristek pa pade. Premestitev grelnika v pretočno pot ali dodajanje namenskega eduktorja lahko izboljša učinkovitost za 5–10 %.
| Položaj grelnika | Lokalna hitrost pretoka | Plašč ΔT | Učinkovitost | Varčevanje z energijo |
|---|---|---|---|---|
| Mrtva cona | <0.05 m/s | 30-45 stopinj | 82–88% | Izhodišče |
| Nizek pretok | 0.1–0.2 m/s | 20-30 stopinj | 88–92% | 5–8% |
| Zmeren pretok | 0.2–0.4 m/s | 12-20 stopinj | 92–95% | 8–12% |
| Visok pretok | >0.4 m/s | 8-14 stopinj | 95–97% | 12–15% |
Učinkovitost in prihranki energije glede na položaj grelnika in hitrost pretoka
Izolacija in pokrovi
Največji nadzorovani prihranki energije v posodi za neprekinjeno galvanizacijo izvirajo iz izolacije in pokrovov. Neizoliran rezervoar izgubi 3–5 kW skozi svoje stene. Dodatek 50 mm izolacije zmanjša to izgubo za 80–90 %. Odeja s plavajočo kroglo ali pokrov rezervoarja zmanjša površinske izgube za 60–70 %.
Prihranek pri izolaciji in pokrovih je večji od prihranka pri spremembi konstrukcije grelnika. Naprava, ki izolira svoje rezervoarje in pokrije površino, lahko pred menjavo grelnika zmanjša energijo za ogrevanje za 20–30 %.
Ko je nadgradnja PTFE grelnika upravičena
Nadgradnja PTFE grelnika je upravičena, če obstoječi grelnik deluje pri visoki vatni gostoti, ko kopičenje vodnega kamna povzroča izgubo učinkovitosti ali ko je grelnik nameščen v mrtvem območju. Nadgradnja mora vključevati nizko vatno gostoto, izboljšan dostop do pretoka in polirano površino plašča.
Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z nizko vatno gostoto, veliko površino in geometrijo,-optimizirano za pretok, zagotavlja najnižjo porabo energije pri neprekinjenem nanašanju. Postopek specifikacije zahteva kemijo kopeli, delovno temperaturo, dimenzije rezervoarja, hitrost linije in zahtevano moč. Za objekte z neprekinjenimi linijami za galvanizacijo ta-specifični pristop zmanjša stroške kemičnega ogrevanja in podaljša življenjsko dobo grelnika.
