Posoda za prevleko s preprostim pokrovom je morda videti razumno izolirana, vendar se krožna filtrirna zanka pogosto obnaša kot dolg, neogrevan radiator, ki nenehno sprošča toploto v okoliški tovarniški zrak. Grelec mora zagotavljati dovolj energije, da premaga ne samo izgube iz samega rezervoarja, ampak tudi skrito hlajenje, ki ga ustvarjajo zunanje cevi, črpalka in sklop filtra. Če se te izgube med dimenzioniranjem zanemarijo, lahko procesna kopel težko doseže ali ohrani delovno temperaturo.
RazumevanjeMoč PTFE grelnika recirkulacijska filtracija izguba toploteje zato bistvenega pomena pri načrtovanju ogrevalnih sistemov za posode za galvanizacijo, kemične procesne posode in recirkulacijske čistilne kopeli.
Razumevanje toplotne bilance
Dimenzioniranje grelnika je izračun energetske bilance
Pravilno dimenzioniranje grelnika se začne z izračunom standardne toplotne bilance. Skupna zahteva po ogrevanju je enaka skupnim toplotnim izgubam iz vsake komponente, ki je izpostavljena hladnejšim okoljskim pogojem.
V večini industrijskih rezervoarjev se toplota izgublja zaradi:
Odprta površina tekočine
Stene rezervoarja in spodnje plošče
Izhlapevanje in prezračevanje
Dohodna delovna obremenitev ali nalaganje izdelka
Oprema za zunanjo filtracijo in kroženje
Obtočna zanka je pogosto podcenjena, ker je velik del sistema zunaj vidnega območja rezervoarja.
Zakaj filtrirne zanke odstranijo znatno toploto
Zunanja vodovodna napeljava postane hladilna površina
Vsaka zunanja komponenta, ki prenaša segreto tekočino, dejansko postane dodaten toplotni izmenjevalec za okoliški zrak. Cevi, kolena, ventili, črpalke in ohišja filtrov imajo površino, ki deluje blizu temperature kopeli.
Izguba toplote iz teh komponent nastane zaradi:
Naravna konvekcija v okoliški zrak
Sevanje toplih kovinskih površin
Prevodni prenos skozi nosilce in pritrdilno opremo
Izguba toplote iz cevi je neposredno sorazmerna z njeno površino in temperaturno razliko med procesno tekočino in okoliškim zrakom.
Dolga filtrirna zanka z izpostavljenimi cevmi lahko torej iz sistema odstrani presenetljivo veliko toplotne energije.
V mnogih napravah te zunanje izgube dodajo dodatnih 20–50 % poleg toplotne izgube, povezane s samim rezervoarjem.
Učinek cevnega omrežja
Skrita površina zunaj rezervoarja
Mreža cevi je dolg, hladen rep, ki maha s hrenovkami rezervoarja. Tudi ko je posoda sama izolirana, lahko zunanja vodovodna napeljava ostane popolnoma izpostavljena zračnim tokovom obrata, prezračevalnim sistemom ali hladnejšim proizvodnim prostorom.
Pogosti viri skritih izgub toplote vključujejo:
Dolge dolžine nerjavnih ali PVC cevi
Veliki filtrirni kanistri
Ohišja črpalk
Komore kartušnega filtra
Merilniki pretoka in ventili
Neizolirane spojke in fitingi
Vsaka komponenta nenehno prenaša toploto stran od krožeče tekočine.
Ta težava postane resnejša, ko:
Temperatura postopka je povišana
Tovarniške temperature okolja so nizke
Pretok zraka je visok v bližini filtrirnega drsnika
Recirkulacijski pretoki so veliki
Cevovodi so raztegnjeni po proizvodnih etažah
Ocenjevanje toplotne izgube iz zanke
Vključitev zunanjih komponent v izračune grelnikov
NatančnoMoč PTFE grelnika recirkulacijska filtracija izguba toploteizračuni zahtevajo, da je v toplotno analizo vključena celotna izpostavljena površina zunanje zanke.
Skupna obremenitev grelnika mora upoštevati:
Izguba toplote na površini rezervoarja
Izgube prevodnosti stene rezervoarja
Toplota, ki jo absorbirajo prihajajoči obdelovanci
Izgube zaradi izhlapevanja
Izgube v sistemu cevi in filtrov
Varnostna rezerva za obnovitev ob zagonu
Za mnoge industrijske sisteme zunanje vodovodne izgube postanejo glavni odstotek končne zahteve po moči grelnika.
Merjenje padca temperature po zanki
Ena praktična metoda za ocenjevanje toplotne izgube filtracijske{0}}zanke je merjenje temperature tekočine, ko ta izstopa in se vrača v rezervoar.
Merljiv padec temperature v zanki kaže na sproščanje toplotne energije v okolje.
Toplotno izgubo je mogoče oceniti iz:
Stopnja pretoka
Specifična toplota tekočine
Izmerjen padec temperature
Vsaka stopnja znižanja temperature v obtočni zanki predstavlja določeno toplotno obremenitev, ki jo mora potopni grelec nenehno nadomeščati.
Ta metoda merjenja na terenu pogosto razkrije toplotne izgube, ki so bistveno višje od prvotno pričakovanih med projektiranjem.
Zakaj prevelika velikost grelnika ni vedno najboljša rešitev
Izolacija pogosto zagotavlja večjo učinkovitost
Pogost odgovor na kronično temperaturno nestabilnost je preprosto povečanje moči grelnika. Čeprav lahko to začasno nadomesti izgubljeno toploto, pogosto poveča obratovalne stroške in toplotno obremenitev, ne da bi odpravilo osnovno neučinkovitost.
Izolacija zunanjih cevi in posode filtra je pogosto pametnejša začetna naložba kot nadgradnja grelnika za nadomestitev izgubljene energije.
Ustrezna izolacija lahko dramatično zmanjša:
Konvekcijska izguba toplote
Radiacijski prenos toplote
Pogostost kroženja grelnika
Poraba energije
Čas-ogrevanja
Izolirane filtrirne zanke prav tako izboljšajo enakomernost temperature v celotnem procesnem sistemu.
PTFE grelniki v recirkulacijskih kemičnih sistemih
Združljivost z jedkimi kopelmi
Potopni grelniki iz PTFE se pogosto uporabljajo v posodah za obtočno prevleko in kemičnih procesih, ker fluoropolimerni plašč zagotavlja odlično odpornost na korozivne raztopine.
Aplikacije običajno vključujejo:
Kislinsko bakrenje
Niklanje
Brezelektrični procesi
Sistemi za luženje
Kopeli za kemično jedkanje
Rezervoarji za mokro obdelavo polprevodnikov
Ker je veliko teh sistemov močno odvisnih od neprekinjenega filtriranja, postane natančna velikost grelnika še posebej pomembna.
Grelec, izbran samo za prostornino posode, lahko deluje neustrezno, ko začne filtrirna zanka neprekinjeno odvajati toploto.
Pomen stabilnega nadzora temperature
Konzistentnost postopka je odvisna od toplotne stabilnosti
Pri postopkih galvanizacije in kemične obdelave temperatura neposredno vpliva na hitrost reakcije, prevodnost raztopine, obnašanje aditiva in kakovost nanosa.
Premajhni ogrevalni sistemi lahko povzročijo:
Počasno okrevanje ob zagonu
Temperaturni nihanje med proizvodnjo
Zmanjšana konsistenca nanosa
Povečana variabilnost procesa
Slab nadzor kemične reakcije
Nasprotno pa pravilno dimenzionirani ogrevalni sistemi vzdržujejo stabilne toplotne razmere, tudi če filtrirna zanka nenehno odvzema toploto iz procesa.
Zaključek
Pravilno dimenzioniranje grelnika za recirkulacijski procesni rezervoar zahteva popolno-toplotno ravnovesje na nivoju sistema in ne preprost izračun, ki temelji le na prostornini rezervoarja. Zunanja vodovodna zanka-vključno s cevmi, črpalkami, ventili in ohišji filtrov-pogosto prispeva k znatnim dodatnim izgubam toplote zunaj same površine rezervoarja.
Neupoštevanje teh izgub lahko pusti procesno kopel kronično premalo ogreto kljub navidezno ustrezni zmogljivosti grelnika. Merjenje padca temperature v filtrirni zanki in upoštevanje celotne izpostavljene površine zagotavlja veliko natančnejšo osnovo za določanje zahtevane moči grelnika.
V mnogih primerih izolacija zunanjega obtočnega sistema zagotavlja večjo učinkovitost kot preprosto povečanje moči grelnika. Učinkovita toplotna zasnova je torej odvisna od tega, da na ogrevalni sistem gledamo kot na celoten krožni tokokrog in ne samo na grelnik, ki se nahaja v rezervoarju.
