Ööpäevaringne pumpamise hind

PTFE-soojusvahetiga tsirkulatsiooniga plaadistusvanni kasutav keemiatöötlemisseade teatab, et tsirkulatsioonipump tarbib pidevalt 22 kW. Pump oli sellise suurusega, et ületada soojusvaheti ja torustiku rõhukadu projekteeritud voolukiirusel. Soojusvaheti moodustab ligikaudu 40% kogu rõhu langusest ja torustik moodustab ülejäänud osa.

Pideva tööaasta jooksul tarbib pump 192 720 kWh. Elektrikulu 0,10 dollarit kWh kohta on aastane pumpamiskulu 19 272 dollarit. Kümne-aastase kasutusea jooksul on pumpamise kumulatiivne maksumus 192 720 dollarit, mis on mitu korda suurem kui soojusvaheti kapitalikulu.

Soojusvaheti voolu konfiguratsioon määrab rõhu languse, mille pump peab ületama. Konfiguratsioon, mis vähendab rõhulangust 30% võrra, vähendab pumpamise võimsust ligikaudu 30% (eeldusel, et pumba efektiivsus on konstantne), mis säästab 5782 dollarit aastas ja 57 820 dollarit kümne aasta jooksul. See on märkimisväärne tegevuskulude vähenemine, mida kapitalikulude võrdluses ei kajastata.

Kuidas voolu konfiguratsioon määrab rõhulanguse

PTFE soojusvaheti rõhulanguse määravad voolu konfiguratsioon, voolukiirus ja toru geomeetria. Voolu konfiguratsioon sisaldab torukäikude arvu, toru läbimõõtu, toru pikkust ning sisse- ja väljalaskeühenduste paigutust.

Toru läbimiste arv.Mitme-käiguga konfiguratsioonil on suurem rõhulang kui ühe-käiguga konfiguratsioonil, kuna vool muudab igal läbimisel suunda, mis tekitab täiendavaid kadusid. Rõhulangus suureneb ligikaudu läbimiste arvu ruuduga.

Toru läbimõõt.Väiksema toru läbimõõduga on sama voolukiiruse korral suurem rõhulang, kuna voolukiirus on suurem ja hõõrdetegur suurem. Rõhulangus on pöördvõrdeline viienda astmeni tõstetud toru läbimõõduga.

Toru pikkus.Pikemal torul on suurem rõhulang, kuna hõõrdekadu on võrdeline pikkusega. Rõhulangus on otseselt võrdeline toru pikkusega.

Ühenduse korraldus.Sisse- ja väljalaskeühenduste paigutus mõjutab voolu jaotust ja rõhukadu. Järsku üleminekuga või halvasti kujundatud päistega konfiguratsioonil on suurem rõhulang kui järkjärguliste üleminekute ja hästi{1}}disainitud päistega.

Soojusülekande ja rõhulanguse vahetus{0}}

Voolu konfiguratsioon, mis minimeerib rõhukadu, ei ole sama mis voolu konfiguratsioon, mis maksimeerib soojusülekannet. Väiksem toru läbimõõt ja suurem voolukiirus suurendavad soojusülekandetegurit, kuid suurendavad ka rõhulangust. Suurem toru läbimõõt ja väiksem voolukiirus vähendavad rõhulangust, aga ka soojusülekandetegurit.

Optimaalne vooluhulga konfiguratsioon on selline, mis minimeerib soojusvaheti kogumaksumust ja pumpamise energia kogu kasutusea jooksul. See erineb optimeerimisprobleemist, mis minimeerib kapitalikulusid või maksimeerib soojusülekande jõudlust.

Pidevalt töötava soojusvaheti puhul on pumpamise energia domineeriv kulukomponent ja optimaalne konfiguratsioon kaldub väiksema rõhulanguse poole, isegi kui see nõuab veidi suuremat pinda. Vahelduvalt töötava soojusvaheti puhul on pumpamisenergia väiksem kulukomponent ja optimaalne konfiguratsioon kaldub suurema soojusülekandeteguri poole, isegi kui see nõuab suuremat rõhulangust.

Pumbaenergia kvantifitseerimine erinevate konfiguratsioonide jaoks

Järgmises tabelis on kokkuvõte pumpamise energia ja aastane pumpamiskulu erinevate PTFE soojusvaheti voolukonfiguratsioonide jaoks ringlussevõetud keemilises vannis voolukiirusega 30 m³/h ja elektrikuluga 0,10 dollarit kWh kohta.

Voolu konfiguratsioon	Toru läbimõõt	Pääsmete arv	Survelangus	Pumba võimsus	Aastane pumpamiskulu	Kümne{0}}aasta pumpamiskulu
Väike toru, mitme{0}}käiguga	6 mm	4	45 kPa	22 kW	$19,272	$192,720
Väike toru, kaks{0}}käiku	6 mm	2	28 kPa	14 kW	$12,264	$122,640
Keskmine toru, kahe{0}}käiguga	9,5 mm	2	18 kPa	9 kW	$7,884	$78,840
Keskmine toru, ühekordne{0}}käik	9,5 mm	1	12 kPa	6 kW	$5,256	$52,560
Suur toru, ühekordne{0}}pääs	12,7 mm	1	8 kPa	4 kW	$3,504	$35,040
Suur toru, ühekordne{0}}käik, optimeeritud päised	12,7 mm	1	6 kPa	3 kW	$2,628	$26,280

Rõhulanguse väärtused on hinnangulised, mis põhinevad tüüpilistel PTFE soojusvaheti konfiguratsioonidel ja voolukiirusel 30 m³/h. Pumba võimsus arvutatakse rõhulanguse ja voolukiiruse põhjal, eeldades, et pumba kasutegur on 70%. Aastane pumpamiskulu eeldab 8760 tundi pidevat tööd.

Kapitalikulude vahetus-Off

Suurema toru läbimõõduga ja vähemate läbikäikudega voolukonfiguratsioonil on väiksem rõhulang ja väiksemad pumpamiskulud, kuid sama soojusülekandeteguri saavutamiseks võib vaja minna suuremat pinda. Suurem pindala suurendab soojusvaheti kapitalikulu.

Kompromiss on-suurema kapitalikulu ja madalama pumpamiskulu vahel. Konfiguratsiooni puhul, mis vähendab pumpamiskulusid 13 000 dollari võrra aastas ja kapitalipreemia 15 000 dollarit, on tasuvusaeg ligikaudu 14 kuud. Konfiguratsiooni puhul, mis vähendab pumpamiskulusid 16 000 dollari võrra aastas ja 25 000 dollari suuruse kapitalipreemiaga, on tasuvusaeg ligikaudu 19 kuud.

Tasuvusaeg on lühem rajatiste puhul, mille elektrikulud on suured, töötunnid on suured või vooluhulgad on suured. See on pikem madalate elektrikulude või katkendliku tööga rajatiste jaoks.

Muud pumpamisenergiat mõjutavad tegurid

Pumbaenergiat mõjutavad mitmed muud tegurid ja need tegurid mõjutavad voolu konfiguratsiooni.

Torustiku disain.Torustiku paigutus, põlvede arv ja klapitüübid mõjutavad tsirkulatsioonikontuuri kogurõhulangust. Hästi läbimõeldud-torusüsteem järkjärguliste üleminekute ja täis-ava ventiilidega vähendab rõhulangust ja pumpamise energiat.

Pumba efektiivsus.Suurema-tõhususega pump vähendab pumpamise energiat sama rõhulanguse ja voolukiiruse korral. Pumba efektiivsust tuleks arvesse võtta kogu omamiskulude analüüsis.

Voolu reguleerimise meetod.Pumba muutuva sagedusega ajam (VFD) võimaldab vooluhulka reguleerida vastavalt protsessi nõudlusele, mis vähendab pumpamise energiat madala-nõudlusega perioodidel. Drosselklapp raiskab energiat, suurendades rõhulangust.

Soojusvaheti saastumine.Saastumine suurendab rõhu langust soojusvahetis, mis suurendab pumpamise energiat. Regulaarne puhastamine hoiab rõhulanguse projekteeritud väärtusel.

Temperatuur.Töötlemisvedeliku viskoossus väheneb temperatuuri tõustes, mis vähendab rõhulangust ja pumpamise energiat. Soojusvaheti peab olema konstrueeritud tegeliku töötemperatuuri jaoks.

Disainifunktsioonid, mis vähendavad pumpamisenergiat

Mitmed disainifunktsioonid vähendavad pumpamisenergiat retsirkulatsiooniga keemilises vannis.

Suurem toru läbimõõt.Suurem toru läbimõõt vähendab rõhulangust ja pumpamise energiat. Toru läbimõõt tuleks valida omamise kogumaksumuse, mitte ainult soojusülekande jõudluse alusel.

Vähem sööte.Ühekäigulisel-konfiguratsioonil on väiksem rõhulang kui mitme-käiguga konfiguratsioonil. Ühekordse-käigu konfiguratsioon tuleks valida siis, kui rõhulangus on oluline kulukomponent.

Optimeeritud päised.Hästi-konstrueeritud järkjärguliste üleminekute ja ühtlase voolujaotusega päised vähendavad rõhulangust ja pumpamise energiat.

Sile toru pind.Sile torupind vähendab hõõrdetegurit ja rõhulangust. Toru pinnal ei tohiks olla defekte, mis võivad hõõrdumist suurendada.

Kohaldage-puhastusmeetmed.Puhastuslahuse etteande ja tagasivoolu ühendused võimaldavad soojusvaheti puhastamist lahti võtmata, mis hoiab rõhulanguse projekteeritud väärtusel.

Rõhulanguse jälgimine.Rõhulanguse andurid üle soojusvaheti võimaldavad jälgida saastumise määra ja planeerida puhastamise enne, kui rõhulangus oluliselt suureneb.

Madala pumbaenergia spetsifikatsiooniparameetrid

Seadmeinsenerid, kes määravad tsirkulatsiooniga keemilise vanni jaoks PTFE soojusvaheti, peaksid tarnijaga kinnitama järgmised parameetrid.

Voolukiirus.Määrake arvutuslik voolukiirus ja eeldatav vooluhulkade vahemik.

Rõhulanguse piirang.Määrake soojusvaheti maksimaalne lubatud rõhulang.

Toru läbimõõt.Määrake toru läbimõõt rõhulanguse piiri ja soojusülekande nõude alusel.

Läbimiste arv.Määrake toru läbimiste arv. Madala pumpamisenergia jaoks on eelistatud ühekäiguline-konfiguratsioon.

Päise kujundus.Rõhulanguse minimeerimiseks ja ühtlase voolujaotuse tagamiseks määrake päise konstruktsioon.

Pumba efektiivsus.Määrake pumba efektiivsus ja voolu reguleerimise meetod.

Rõhulanguse jälgimine.Määrake rõhulanguse andurid ja jälgimismeetod.

Puhastusmeetmed.Määrake kohapealseks puhastamiseks vajalikud ühendused ja ventiilid.

Voolu konfiguratsiooni sobitamine pumpamise energiakuludega

PTFE soojusvaheti voolu konfiguratsioon määrab rõhulanguse, vajaliku pumba kõrguse ja pumpamise energia. Tsirkulatsiooniga keemiavannides on pumpamisenergia pidev töökulu, mis võib kümneaastase kasutusea jooksul ületada soojusvaheti kapitalikulu. Suurema toru läbimõõduga, vähemate läbikäikude ja optimeeritud päistega konfiguratsioon vähendab rõhulangust ja pumpamisenergiat 30–60% võrreldes kompaktse mitmekäigulise konfiguratsiooniga.

Voolu konfiguratsioon tuleks valida omamise kogukulude põhjal, sealhulgas kapitalikulud ja pumpamise energiakulud. Lihtne tabelimudel koos rõhulanguse arvutuse ja elektrikulu andmetega annab optimaalse konfiguratsiooni valimiseks vajaliku teabe.

Retsirkulatsiooniga keemiavannide puhul, mis hindavad PTFE-soojusvaheti võimalusi, tuleks voolu konfiguratsioon hankedokumentides täpsustada ja tootja kinnitada. Tootja pakutav vaikekonfiguratsioon võib olla optimeeritud kompaktsuse, mitte energia pumpamise jaoks, ja sellest tulenevad kasutuskulud võivad ületada kapitalikulude kokkuhoiu.

Seadmeinsenerid ja hankespetsialistid, kes hindavad PTFE-soojusvaheti spetsifikatsioone tsirkulatsiooniga keemiavannide või muude pidevate{0}}vooluteenuste jaoks, võivad taotleda konstruktsiooni ülevaatust, mis hõlmab toru läbimõõtu, läbikäikude arvu, heedri konstruktsiooni, rõhulangust ja pumpamisenergiat, et veenduda, et seade vastab tegelikele voolutingimustele ja rajatise energiakulu struktuurile.

用户要求我继续为 PTFE soojusvaheti 撰写第32篇文章.让我回顾一下流程: