Lihtsa kaanega plaadistuspaak võib tunduda piisavalt isoleeritud, kuid ringluses olev filtreerimisahel käitub sageli nagu pikk, soojendamata radiaator, mis eraldab pidevalt soojust ümbritsevasse tehaseõhku. Kütteseade peab andma piisavalt energiat, et ületada mitte ainult paagi enda kaod, vaid ka välise torustiku, pumba ja filtrikoostu tekitatud varjatud jahutus. Kui neid kadusid suuruse määramisel eirata, võib protsessivannil olla raskusi töötemperatuuri saavutamise või hoidmisega.
ArusaaminePTFE küttekeha võimsusega tsirkulatsioonifiltratsiooni soojuskaduon seetõttu oluline plaadistuspaakide, keemiatöötlemisanumate ja tsirkuleerivate töötlemisvannide küttesüsteemide projekteerimisel.
Soojusbilansi mõistmine
Küttekeha suuruse määramine on energiabilansi arvutamine
Küttekeha õige suuruse määramine algab standardse soojusbilansi arvutamisega. Kogu küttevajadus võrdub kõigi jahedamate välistingimustega kokkupuutuva komponendi kombineeritud soojuskadudega.
Enamikus tööstuslikes mahutites läheb soojust kaotsi:
Avatud vedeliku pind
Paagi seinad ja põhjapaneelid
Aurutamine ja ventilatsioon
Sissetulev töökoormus või toote laadimine
Välised filtreerimis- ja tsirkulatsiooniseadmed
Ringlusringi alahinnatakse sageli, kuna suur osa süsteemist on väljaspool nähtavat paagi piirkonda.
Miks filtreerimisaasad eemaldavad märkimisväärse kuumuse?
Välistorustikust saab jahutuspind
Iga kuumutatud vedelikku kandev väliskomponent muutub tõhusalt täiendavaks soojusvahetiks ümbritsevale õhule. Torudel, põlvedel, ventiilidel, pumpadel ja filtrikorpustel on pindala, mis töötab vanni temperatuuri lähedal.
Nende komponentide soojuskadu toimub:
Loomulik konvektsioon ümbritseva õhuga
Soojade metallpindade kiirgus
Juhtiv ülekanne tugede ja kinnitusriistvara kaudu
Soojuskadu torust on otseselt võrdeline nii selle pindalaga kui ka protsessivedeliku ja välisõhu temperatuuride erinevusega.
Pikk ja katmata torustikuga filtreerimisahel võib seetõttu eemaldada süsteemist üllatavalt suure hulga soojusenergiat.
Paljudes paigaldistes lisavad need väliskaod veel 20–50% peale paagi endaga seotud soojuskadu.
Toruvõrgu efekt
Peidetud pind väljaspool paaki
Toruvõrk on pikk jahe saba, mis liputab paagi hot dogi. Isegi siis, kui anum ise on isoleeritud, võib väline torustik jääda täielikult taime õhuvoolude, ventilatsioonisüsteemide või jahedamate tootmisruumide kätte.
Varjatud soojuskadude levinumad allikad on järgmised:
Pikad roostevabast või PVC-st torustikud
Suured filtrikanistrid
Pumba korpused
Kassettfiltrikambrid
Vooluhulgamõõturid ja ventiilid
Isoleerimata liitmikud ja liitmikud
Iga komponent kannab pidevalt soojust ringlevast vedelikust eemale.
See probleem muutub tõsisemaks, kui:
Protsessi temperatuur on kõrgendatud
Ümbritsev tehase temperatuur on madal
Õhuvool on filtreerimisaluse lähedal kõrge
Retsirkulatsiooni voolukiirused on suured
Torujuhtmeid pikendatakse üle tootmiskorruste
Kontuuri soojuskao hindamine
Väliste komponentide kaasamine küttekeha arvutustesse
TäpnePTFE küttekeha võimsusega tsirkulatsioonifiltratsiooni soojuskaduarvutused nõuavad välise kontuuri avatud kogupindala kaasamist soojusanalüüsi.
Kütteseadme kogukoormus peaks arvestama:
Paagi pinna soojuskadu
Paagi seina juhtivuskaod
Soojus neeldub sissetulevate toorikute poolt
Aurumiskaod
Toru ja filtri koostu kaod
Ohutusvaru käivituse taastamiseks
Paljude tööstussüsteemide puhul moodustavad välised torustikukadud peamise protsendi kütteseadme lõplikust võimsusvajadusest.
Temperatuuri languse mõõtmine üle ahela
Üks praktiline meetod filtreerimise{0}}soojuskao hindamiseks on vedeliku temperatuuri mõõtmine, kui see paaki väljub ja tagasi jõuab.
Mõõdetav temperatuurilangus ahelas näitab soojusenergia eraldumist keskkonda.
Soojuskadu saab siis hinnata järgmiselt:
Voolukiirus
Vedeliku erisoojus
Mõõdetud temperatuuri langus
Iga tsirkulatsiooniahela temperatuuri languse aste tähistab konkreetset soojuskoormust, mida tuleb pidevalt asendada sukelküttekehaga.
See välimõõtmismeetod näitab sageli, et soojuskaod on oluliselt suuremad, kui projekteerimise ajal algselt eeldati.
Miks ei ole küttekeha ülemõõtmine alati parim lahendus?
Isolatsioon tagab sageli parema efektiivsuse
Tavaline reaktsioon kroonilisele temperatuuri ebastabiilsusele on lihtsalt küttekeha võimsuse suurendamine. Kuigi see võib ajutiselt kompenseerida kaotsiläinud soojuse, suurendab see sageli tegevuskulusid ja termilist pinget, lahendamata selle aluseks olevat ebatõhusust.
Väliste torude ja filtrikanistri isoleerimine on sageli targem alginvesteering kui küttekeha suurendamine, et kompenseerida raisatud energiat.
Õige isolatsioon võib oluliselt vähendada:
Konvektiivne soojuskadu
Kiirgussoojusülekanne
Küttekeha tsükli sagedus
Energiatarbimine
Soojenemisaeg-
Isoleeritud filtreerimisaasad parandavad ka temperatuuri ühtlust kogu protsessisüsteemis.
PTFE-küttekehad retsirkuleerivates keemilistes süsteemides
Ühilduvus söövitavate vannidega
PTFE sukelküttekehasid kasutatakse laialdaselt retsirkuleerivates plaadistus- ja keemiliste protsesside mahutites, kuna fluoropolümeerist ümbris tagab suurepärase vastupidavuse söövitavatele lahustele.
Rakendused hõlmavad tavaliselt järgmist:
Happeline vaskplaat
Nikeldamine
Elektrivabad protsessid
Marineerimissüsteemid
Keemilised söövitusvannid
Pooljuhtide märgtöötluspaagid
Kuna paljud neist süsteemidest sõltuvad suuresti pidevast filtreerimisest, muutub küttekeha täpne suurus eriti oluliseks.
Ainult paagi mahu jaoks valitud küttekeha võib ebapiisavalt töötada, kui filtreerimisahel hakkab pidevalt soojust eemaldama.
Stabiilse temperatuurikontrolli tähtsus
Protsessi järjepidevus oleneb termilisest stabiilsusest
Galvaniseerimisel ja keemilisel töötlemisel mõjutab temperatuur otseselt reaktsioonikiirust, lahuse juhtivust, lisandite käitumist ja sadestumise kvaliteeti.
Alamõõdulised küttesüsteemid võivad põhjustada:
Aeglane käivitamise taastamine
Temperatuuri kõikumine tootmise ajal
Vähendatud katte konsistents
Suurenenud protsessi varieeruvus
Kehv keemiliste reaktsioonide kontroll
Seevastu õige suurusega küttesüsteemid säilitavad stabiilsed termilised tingimused isegi siis, kui filtreerimisahel võtab protsessist pidevalt soojust välja.
Järeldus
Tsirkuleeriva protsessipaagi küttekeha õige suuruse jaoks on vaja täielikku süsteemi{0}}soojusbilanssi, mitte lihtsat arvutust, mis põhineb ainult paagi mahul. Väline torustiku ahel,-sealhulgas torud, pumbad, ventiilid ja filtrikorpused-tekitavad sageli märkimisväärset täiendavat soojuskadu väljaspool paagi pinda.
Nende kadude eiramine võib jätta protsessivanni krooniliselt alakütteks, hoolimata näiliselt piisavast küttevõimsusest. Temperatuuri languse mõõtmine filtreerimiskontuuris ja kogu avatud pindala arvestamine annab palju täpsema aluse vajaliku kütteseadme võimsuse määramiseks.
Paljudel juhtudel annab välise tsirkulatsioonisüsteemi isoleerimine suurema efektiivsuse kui lihtsalt küttekeha võimsuse suurendamine. Tõhus termiline disain sõltub seega sellest, kas küttesüsteemi vaadeldakse pigem kogu tsirkulatsioonikontuurina, mitte ainult paagi sees asuva kütteseadmena.
