Apšuvuma tvertne ar vienkāršu vāku var šķist pietiekami izolēta, tomēr recirkulācijas filtrēšanas cilpa bieži darbojas kā garš, neapsildīts radiators, kas nepārtraukti izdala siltumu apkārtējā rūpnīcas gaisā. Sildītājam ir jāpiegādā pietiekami daudz enerģijas, lai pārvarētu ne tikai pašas tvertnes zudumus, bet arī slēpto dzesēšanu, ko rada ārējā cauruļvada, sūkņa un filtra komplekts. Ja izmēru noteikšanas laikā šie zudumi tiek ignorēti, procesa vannai var būt grūtības sasniegt vai uzturēt darba temperatūru.
SapratnePTFE sildītāja jauda recirkulācijas filtrācijas siltuma zudumitāpēc ir būtiska, izstrādājot apkures sistēmas apšuvuma tvertnēm, ķīmiskā procesa tvertnēm un recirkulācijas apstrādes vannām.
Izpratne par siltuma bilanci
Sildītāja izmēra noteikšana ir enerģijas bilances aprēķins
Pareiza sildītāja izmēra noteikšana sākas ar standarta siltuma bilances aprēķinu. Kopējā apkures nepieciešamība ir vienāda ar kombinētajiem siltuma zudumiem no katras sastāvdaļas, kas pakļautas vēsākiem apkārtējās vides apstākļiem.
Lielākajā daļā rūpniecisko tvertņu siltums tiek zaudēts, izmantojot:
Atvērta šķidruma virsma
Tvertnes sienas un apakšējie paneļi
Iztvaikošana un ventilācija
Ienākošā darba slodze vai produktu ielāde
Ārējās filtrēšanas un cirkulācijas iekārtas
Recirkulācijas cilpa bieži tiek novērtēta par zemu, jo liela daļa sistēmas atrodas ārpus redzamās tvertnes zonas.
Kāpēc filtrēšanas cilpas noņem ievērojamu karstumu
Ārējā santehnika kļūst par dzesēšanas virsmu
Katrs ārējais komponents, kas pārvadā uzkarsētu šķidrumu, efektīvi kļūst par papildu siltummaini apkārtējam gaisam. Caurulēm, līkumiem, vārstiem, sūkņiem un filtru korpusiem ir virsmas laukums, kas darbojas tuvu vannas temperatūrai.
Siltuma zudumi no šiem komponentiem rodas, izmantojot:
Dabiskā konvekcija uz apkārtējo gaisu
Starojums no siltām metāla virsmām
Vadītspējīga pārnešana caur balstiem un montāžas aparatūru
Siltuma zudumi no caurules ir tieši proporcionāli gan tās virsmas laukumam, gan temperatūras starpībai starp procesa šķidrumu un apkārtējo gaisu.
Tāpēc gara filtrēšanas cilpa ar atklātiem cauruļvadiem var noņemt no sistēmas pārsteidzoši lielu siltumenerģijas daudzumu.
Daudzās iekārtās šie ārējie zudumi palielina par 20–50% papildus siltuma zudumiem, kas saistīti ar pašu tvertni.
Cauruļu tīkla efekts
Slēptas virsmas laukums ārpus tvertnes
Cauruļu tīkls ir gara, vēsa aste, kas luncina tvertnes hotdogu. Pat tad, ja pati tvertne ir izolēta, ārējā santehnika var palikt pilnībā pakļauta augu gaisa straumēm, ventilācijas sistēmām vai vēsākām ražošanas zonām.
Biežākie slēpto siltuma zudumu avoti ir:
Ilgi nerūsējošā tērauda vai PVC cauruļvadi
Lielas filtru tvertnes
Sūkņu korpusi
Kasetņu filtru kameras
Plūsmas mērītāji un vārsti
Neizolēti savienojumi un veidgabali
Katrs komponents nepārtraukti nodod siltumu prom no cirkulējošā šķidruma.
Šī problēma kļūst nopietnāka, ja:
Procesa temperatūra ir paaugstināta
Rūpnīcas apkārtējā temperatūra ir zema
Gaisa plūsma ir augsta filtrēšanas sliedes tuvumā
Recirkulācijas plūsmas ātrumi ir lieli
Cauruļu virzieni tiek pagarināti visā ražošanas grīdā
Siltuma zudumu noteikšana no cilpas
Ārējo komponentu iekļaušana sildītāja aprēķinos
PrecīziPTFE sildītāja jauda recirkulācijas filtrācijas siltuma zudumiLai veiktu aprēķinus, termiskajā analīzē ir jāiekļauj ārējās cilpas kopējā pakļautā platība.
Kopējā sildītāja slodzei jāņem vērā:
Tvertnes virsmas siltuma zudumi
Tvertnes sienas vadītspējas zudumi
Siltumu absorbē ienākošās sagataves
Iztvaikošanas zudumi
Cauruļu un filtru montāžas zudumi
Drošības rezerve palaišanas atjaunošanai
Daudzām rūpnieciskajām sistēmām ārējie santehnikas zudumi kļūst par lielāko procentuālo daļu no galīgās sildītāja jaudas prasības.
Temperatūras krituma mērīšana visā cilpā
Viena no praktiskām metodēm, kā novērtēt filtrēšanas{0}}cilpas siltuma zudumus, ir izmērīt šķidruma temperatūru, kad tas izplūst un atgriežas tvertnē.
Izmērāms temperatūras kritums visā cilpā norāda uz siltumenerģijas izdalīšanos vidē.
Tad siltuma zudumus var aprēķināt pēc:
Plūsmas ātrums
Šķidruma īpatnējais siltums
Izmērītais temperatūras kritums
Katra temperatūras pazemināšanās pakāpe cirkulācijas kontūrā ir noteikta termiskā slodze, kas nepārtraukti jāaizstāj ar iegremdējamo sildītāju.
Šī lauka mērīšanas metode bieži atklāj siltuma zudumus, kas ir ievērojami lielāki nekā sākotnēji paredzēts projektēšanas laikā.
Kāpēc pārāk liela sildītāja izmērs ne vienmēr ir labākais risinājums?
Izolācija bieži nodrošina labāku efektivitāti
Bieža reakcija uz hronisku temperatūras nestabilitāti ir vienkārši sildītāja jaudas palielināšana. Lai gan tas var īslaicīgi kompensēt zaudēto siltumu, tas bieži palielina ekspluatācijas izmaksas un termisko stresu, neatrisinot pamatā esošo neefektivitāti.
Ārējo cauruļu un filtra tvertnes izolācija bieži ir saprātīgāks sākotnējais ieguldījums nekā sildītāja izmēra palielināšana, lai kompensētu izšķērdēto enerģiju.
Pareiza izolācija var ievērojami samazināt:
Konvekcijas siltuma zudumi
Radiācijas siltuma pārnese
Sildītāja cikliskuma biežums
Enerģijas patēriņš
Iesildīšanās laiks-
Izolētas filtrēšanas cilpas arī uzlabo temperatūras vienmērīgumu visā procesa sistēmā.
PTFE sildītāji recirkulācijas ķīmiskajās sistēmās
Saderība ar kodīgām vannām
PTFE iegremdējamie sildītāji tiek plaši izmantoti recirkulācijas apšuvuma un ķīmisko procesu tvertnēs, jo fluorpolimēra apvalks nodrošina lielisku izturību pret korozīviem šķīdumiem.
Lietojumprogrammas parasti ietver:
Skābā vara pārklāšana
Niķelēšana
Bezelektroniskie procesi
Kodināšanas sistēmas
Ķīmiskās kodināšanas vannas
Pusvadītāju mitrās apstrādes tvertnes
Tā kā daudzas no šīm sistēmām lielā mērā ir atkarīgas no nepārtrauktas filtrēšanas, precīza sildītāja izmēra noteikšana kļūst īpaši svarīga.
Sildītājs, kas izvēlēts tikai tvertnes tilpumam, var darboties nepietiekami, tiklīdz filtrēšanas cilpa sāk nepārtraukti noņemt siltumu.
Stabilas temperatūras kontroles nozīme
Procesa konsekvence ir atkarīga no termiskās stabilitātes
Galvanizācijas un ķīmiskās apstrādes darbībās temperatūra tieši ietekmē reakcijas ātrumu, šķīduma vadītspēju, piedevu uzvedību un nogulšņu kvalitāti.
Nelielas apkures sistēmas var izraisīt:
Lēna palaišanas atkopšana
Temperatūras novirze ražošanas laikā
Samazināta pārklājuma konsistence
Paaugstināta procesa mainīgums
Slikta ķīmisko reakciju kontrole
Turpretim pareiza izmēra apkures sistēmas uztur stabilus termiskos apstākļus pat tad, ja filtrēšanas cilpa nepārtraukti iegūst siltumu no procesa.
Secinājums
Lai pareizi izvēlētos sildītāju recirkulācijas procesa tvertnei, ir nepieciešams pilnīgs sistēmas-līmeņa siltuma bilance, nevis vienkāršs aprēķins, pamatojoties tikai uz tvertnes tilpumu. Ārējā santehnikas cilpa -tostarp caurules, sūkņi, vārsti un filtru korpusi-bieži rada ievērojamus papildu siltuma zudumus ārpus pašas tvertnes virsmas.
Ignorējot šos zudumus, procesa vanna var būt hroniski nepietiekami uzkarsēta, neskatoties uz šķietami atbilstošu sildītāja jaudu. Temperatūras krituma mērīšana filtrācijas kontūrā un visa pakļautās virsmas laukuma uzskaite nodrošina daudz precīzāku pamatu nepieciešamās sildītāja jaudas noteikšanai.
Daudzos gadījumos ārējās cirkulācijas sistēmas izolācija nodrošina lielāku efektivitāti nekā vienkārši sildītāja jaudas palielināšana. Tāpēc efektīva siltuma konstrukcija ir atkarīga no tā, vai apkures sistēma tiek uzskatīta par visu cirkulācijas ķēdi, nevis tikai uz sildītāju, kas atrodas tvertnes iekšpusē.
