Kā var aprēķināt sildīšanas plāksnes jaudu 5000 litru ķīmiskās vielas tvertnei?

5000 litru ķīmisko vielu tvertnei var būt nepieciešama ļoti atšķirīga sildīšanas jauda atkarībā no sākuma temperatūras, mērķa temperatūras, sildīšanas laika un siltuma zudumiem no iekārtas.

Izmantojot tikai tvertnes tilpumu, lai izvēlētos sildīšanas plāksni, var viegli rasties nepietiekama sildīšanas jauda vai pārmērīga jauda. Drošāka pieeja ir vispirms aprēķināt nepieciešamo termisko slodzi un pēc tam saskaņot šo slodzi ar piemērotu apkures laukumu un virsmas siltuma plūsmu.

Lielām ķīmisko vielu tvertnēm centrālais inženiertehniskais līdzsvars irātra temperatūras atjaunošana pret stabilu un efektīvu apkuri.

Sāciet ar pamata apkures formulu

Enerģiju, kas nepieciešama procesa šķidruma temperatūras paaugstināšanai, var aprēķināt ar:

Q=mCpΔT

kur:

QNepieciešamā siltumenerģija: =

m= šķidrā masa

Kp= īpatnējā siltuma jauda

ΔT= temperatūras paaugstināšanās

5000 litru tvertnei, kurā ir šķidrums ar blīvumu tuvu 1 kg/l, šķidruma masa ir aptuveni 5000 kg.

Ja temperatūrai jāpaaugstinās par 30 grādiem, nepieciešamā enerģija lielā mērā ir atkarīga no ķīmiskā šķīduma faktiskās īpatnējās siltumietilpības.

Ūdens, piemēram, šķidrumi, sniedz noderīgu sākotnējo atsauci, taču rūpnieciskos ķīmiskos šķīdumos, kad vien tie ir pieejami, jāizmanto faktiskie vai pārbaudītie termisko{1} īpašību dati.

Sildīšanas laiks nosaka nepieciešamo jaudu

Enerģija vien nenosaka sildīšanas plāksnes nominālu.

Apkures jaudu var aprēķināt šādi:

P = Q/t

kurtir nepieciešamais sildīšanas laiks.

Piemēram, lielai tvertnei, kuru var uzsildīt vairākas stundas, ir nepieciešams daudz mazāk uzstādītās jaudas nekā tai pašai tvertnei, kurai vienas stundas laikā jāsasniedz mērķa temperatūra.

Ir jāiekļauj arī siltuma zudumi:

Kopējais=Pprocess + Ploss

Siltumu var zaudēt caur tvertnes sienām, šķidruma virsmu, cauruļvadiem, balstiem un apkārtējo gaisu.

Tāpēc slikta izolācija var ievērojami palielināt nepieciešamo sildīšanas plātnes jaudu.

Vienkāršota aprēķina piemērs

Pieņemsim 5000 -litru ūdenim līdzīgu šķīdumu ar:

Masa: 5000 kg

Īpatnējais siltums: aptuveni 4,18 kJ/kg· grāds

Temperatūras paaugstināšanās: 30 grādi

Sildīšanas laiks: 2 stundas

Teorētiskā enerģijas prasība ir:

Q=5,000 × 4,18 × 30=627,000 kJ

Pārvēršot kilovatstundās{0}}, tiek iegūts aptuveni:

174 kWh

Divu stundu laikā teorētiskā sildīšanas jauda ir aptuveni:

87 kW

Šī ir tikai procesa{0}}šķidruma sildīšanas prasība. Faktiskajai uzstādītajai jaudai ir jākompensē arī siltuma zudumi un sistēmas neefektivitāte.

Tāpēc praktiskajam projektam var būt nepieciešama papildu jauda, ​​kas pārsniedz šo teorētisko vērtību.

Siltuma zudumus nevajadzētu uzskatīt par fiksētu procentuālo daļu

Patvaļīga efektivitātes koeficienta piemērošana katrai ķīmisko vielu tvertnei var radīt sliktus izmērus.

Siltuma zudumi ir atkarīgi no faktiskajiem apstākļiem, tostarp:

Tvertnes sienu materiāls

Izolācijas biezums

Apkārtējās vides temperatūra

Šķidruma virsmas laukums

Vāka stāvoklis

Cauruļvadu savienojumi

Cirkulācijas sistēma

Darba temperatūra

Pārsegtai un izolētai tvertnei var būt salīdzinoši zemi siltuma zudumi, savukārt atvērta tvertne, kas darbojas aukstā ražošanas zonā, var zaudēt ievērojami vairāk siltuma.

Precīzai apsildes plāksnes izvēlei šie apstākļi ir jāizvērtē individuāli.

Sildīšanas plāksnes laukumam ir nozīme pēc tam, kad ir zināms jauda

Kad nepieciešamā apkures jauda ir aprēķināta, apkures platība kļūst par nākamo svarīgo parametru.

Virsmas siltuma plūsma ir:

q″ = Q/A

Liels apkures plāksnes laukums ļauj sadalīt nepieciešamo jaudu pa lielāku virsmu.

Tas var samazināt lokālās virsmas temperatūru un uzlabot temperatūras vienmērīgumu, īpaši, ja ķīmiskajam šķīdumam ir ierobežota cirkulācija.

Tāpēc aprēķins jāturpina, pārsniedzot galīgo kilovatu vērtību.

Ķīmiskās īpašības var mainīt rezultātu

5000 litru ķīmisko vielu tvertne ne vienmēr atbilst 5000 litriem ūdens.

Ķīmiskā koncentrācija var ietekmēt blīvumu un īpatnējo siltumu. Viskozitāte var ietekmēt arī cirkulāciju un siltuma pārnesi.

Piemēram, koncentrētam ķīmiskam šķīdumam var būt nepieciešama rūpīga siltuma -plūsmas kontrole, jo vāja konvekcija var radīt ievērojamas temperatūras atšķirības sildīšanas plāksnes tuvumā.

A PTFE sildīšanas plāksnevar apsvērt, ja galvenā prasība ir izturība pret koroziju. Tā kā PTFE ir salīdzinoši zema siltumvadītspēja salīdzinājumā ar metāliem, siltuma projektā jāiekļauj apkures laukums un iekšējais siltuma sadalījums.

Pārmērīgs izmērs var radīt dažādas problēmas

Ievērojami lielākas jaudas uzstādīšana, nekā aprēķināts, var nodrošināt papildu drošības rezervi.

Tomēr pārmērīga jauda var izraisīt:

Lielāka virsmas siltuma plūsma

Temperatūras pārsniegšana

Īsi kontroles cikli

Lielāks termiskais stress

Palielināts enerģijas patēriņš normālas darbības laikā

Lielai 5000 litru tvertnei labāku risinājumu var nodrošināt vairākas apkures zonas. Lielu jaudu var izmantot aukstās palaišanas laikā, savukārt mazāk zonu uztur temperatūru stabilas ražošanas laikā.

Tas nodrošina lielāku kontroli, nepiespiežot visu apkures sistēmu nepārtraukti darboties ar pilnu jaudu.

Aprēķinam ir jāatbilst ražošanas apstākļiem

Galīgajā sildīšanas plāksnes specifikācijā jāņem vērā vismaz:

5000 litru nominālais tilpums + minimālais darba tilpums + sākuma temperatūra + mērķa temperatūra + nepieciešamais sildīšanas laiks + faktiskās ķīmiskās īpašības + siltuma zudumi + cirkulācijas stāvoklis.

Tas neļauj konstrukcijai balstīties tikai uz tvertnes izmēru.

Tāpēc 5000-litru ķīmisko vielu tvertnei pareizā sildīšanas plāksnes jauda nav universāls skaitlis. Tas ir termiskās-slodzes aprēķina rezultāts, kam seko apkures laukuma, virsmas siltuma plūsmas, cirkulācijas un temperatūras kontroles prasību pārbaude.

Nomaiņas vai pielāgotu sildīšanas plākšņu projektiem, nodrošinot faktisko vannas koncentrāciju, temperatūras diapazonu, sildīšanas{0}}laika mērķi, izolācijas stāvokli, cirkulācijas ātrumu un pieejamos uzstādīšanas izmērus, gala jaudas un apkures zonas konfigurāciju var daudz precīzāk pielāgot reālajiem ražošanas apstākļiem.