Kemična tovarna je potrebovala 12 kW ogrevalne moči za 3000-litrsko kislinsko kopel. Kemija in temperatura kopeli zahtevata gostoto v vatih, ki ni višja od 0,9 W/cm², da se temperatura plašča ohrani v varnih mejah. Vodja vzdrževanja tovarne se je spraševal, ali lahko potopni grelnik PTFE zagotovi 12 kW pri tej gostoti vatov, ne da bi bil prevelik, da bi ustrezal rezervoarju.
Odgovor je da, vendar zahteva pristop oblikovanja, ki se razlikuje od izbire standardnega grelnika. Nizka vatna gostota in visoka kilovatna moč nista protislovni-potrebujeta preprosto večjo površino. Izziv je prilagoditi to površino razpoložljivemu prostoru rezervoarja.
Zahteva glede površine
Razmerje med močjo, površino in gostoto v vatih je preprosto: A=P / WD. Za 12 kW pri 0,9 W/cm² je zahtevana površina 13.333 cm². To je veliko območje-približno velikosti vetrobranskega stekla majhnega avtomobila-in mora biti zapakirano v grelnik, ki ustreza rezervoarju.
Standardni ravni PTFE grelec s premerom plašča 50 mm zagotavlja približno 157 cm² na 100 mm ogrevane dolžine. Da bi dosegli 13.333 cm², bi morala biti ogrevana dolžina 8.500 mm-8,5 metra. To ne sodi v noben normalen rezervoar.
| Moč | Gostota vatov | Zahtevana površina | Ogrevana dolžina (50 mm) | Ogrevana dolžina (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 6 kW | 0,9 W/cm² | 6.667 cm² | 4.250 mm | 3.370 mm |
| 8 kW | 0,9 W/cm² | 8.889 cm² | 5.660 mm | 4.490 mm |
| 10 kW | 0,9 W/cm² | 11.111 cm² | 7.080 mm | 5.610 mm |
| 12 kW | 0,9 W/cm² | 13.333 cm² | 8.500 mm | 6.730 mm |
| 15 kW | 0,9 W/cm² | 16.667 cm² | 10.620 mm | 8.410 mm |
Zahteve glede površine in ogrevane dolžine za PTFE grelnike z nizko-vat-gostoto in visoko-izhodno močjo
Rešitev z več prehodi-
Problem s površino je rešen z upogibanjem ogrevanega elementa v več{0}}konfiguracijo. Grelnik z osmimi prehodi po 1.000 mm zagotavlja 8.000 mm ogrevane dolžine v odtisu približno 1.000 × 400 mm. S premerom plašča 63 mm zagotavlja približno 15.800 cm² površine-več kot dovolj za 12 kW pri 0,9 W/cm².
Število prehodov in dolžina prehodov sta določena z razpoložljivim prostorom rezervoarja. Globlji rezervoar omogoča daljše in manjše število prehodov. Plitek rezervoar zahteva krajše in več prehodov.
| Število prehodov | Dolžina prehoda | Skupna ogrevana dolžina | Odtis (pribl.) | Površina (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1.000 mm | 4.000 mm | 1.000 × 250 mm | 7.900 cm² |
| 6 | 1.000 mm | 6.000 mm | 1.000 × 380 mm | 11.900 cm² |
| 8 | 1.000 mm | 8.000 mm | 1.000 × 500 mm | 15.800 cm² |
| 10 | 800 mm | 8.000 mm | 800 × 500 mm | 15.800 cm² |
| 12 | 700 mm | 8.400 mm | 700 × 500 mm | 16.600 cm² |
Več{0}}konfiguracije za visoko{1}}izhodne PTFE grelnike z nizko-vat-gostoto
Premisleki glede toka in razmika
Več{0}}grelnik s številnimi prehodi ustvarja tveganje zasenčenja toka. Tekočina med prehodi lahko zastaja, kar zmanjša prenos toplote in ustvari vroče točke. Razdalja med prehodi mora biti zadostna, da omogoča pretok med prehodi.
Za vodne kopeli z zmernim mešanjem na splošno zadostuje razmik 30–40 mm med prehodi. Pri viskoznih tekočinah ali pogojih nizkega-pretoka je priporočljiva večja razdalja 40–50 mm. Razmik poveča odtis grelnika, kar je treba upoštevati pri namestitvi rezervoarja.
| Pass Spacing | Pretok med prehodi | Tveganje vročih točk | Odtis za 8 prehodov |
|---|---|---|---|
| 20 mm | Ubogi | visoko | 500 × 400 mm |
| 30 mm | Zmerno | Zmerno | 650 × 400 mm |
| 40 mm | Dobro | Nizka | 800 × 400 mm |
| 50 mm | Odlično | Zelo nizko | 950 × 400 mm |
Razmik med prehodi in njegov vpliv na pretok, tveganje vročih točk in odtis
Električna konfiguracija
12 kW grelnik pri 480V tri-fazi porabi približno 14,4 A na fazo. Element je mogoče konfigurirati kot eno samo tri-fazno breme ali kot več eno-faznih elementov, povezanih vzporedno. V ohišju priključkov morajo biti nameščeni vodniki in priključki.
Pri več{0}}prehodnem grelniku je element pogosto razdeljen na več krogov, od katerih ima vsak svoj par sponk. To omogoča ožičenje grelnika za razpoložljivo napajanje in zagotavlja nekaj redundance, če eno vezje odpove.
Ko rezervoar ne more sprejeti zahtevane površine
Če rezervoar ne more sprejeti površine, ki je potrebna za 12 kW pri 0,9 W/cm², so možnosti zmanjšanje moči, povečanje gostote v vatih (s krajšo življenjsko dobo) ali uporaba več grelnikov, porazdeljenih po rezervoarju.
Več grelnikov je pogosto najboljša rešitev. Dva 6 kW grelnika, vsak s svojim več-snopom, sta lahko nameščena na nasprotnih stenah ali v različnih kotih rezervoarja. Vsak grelnik deluje z močjo 0,9 W/cm², skupaj pa dajeta 12 kW.
Ko je konfiguracija po meri edina možnost
Delovanje 12 kW pri 0,9 W/cm² zahteva 13.333 cm² površine-več kot kateri koli standardni PTFE potopni grelnik. Konfiguracija potopnega grelnika PTFE po meri z osmimi ali več prehodi, premerom plašča 63 mm in razmikom 40 mm zagotavlja zahtevano površino v tipičnem 3000-litrskem rezervoarju. Postopek specifikacije zahteva dimenzije rezervoarja, kemijo kopeli, delovno temperaturo, pogoje pretoka in zahtevano moč.
