Pideva vooluga -jääkhappe neutraliseerimissüsteem peab enne aluse lisamist tõstma sissetuleva happe (muutuv temperatuur, tavaliselt 20–80 kraadi) seadepunktini (nt optimaalse reaktsiooni jaoks 60 kraadi). Küttekeha nõutav võimsus ei põhine keskmisel sisselasketemperatuuril, vaid halvimal juhul (külmemal) sisselasketemperatuuril maksimaalse voolukiiruse juures. Süsteemi puhul, mille sisselasketemperatuur on vahemikus 20 kraadi kuni 80 kraadi, vajab kõige külmem korpus (20 kraadi) kõige rohkem võimsust. Valem: P=ṁ × c_p × (T_set – T_in_min) / η, kus ṁ on maksimaalne massivoolukiirus (kg/s), c_p on erisoojus (J/kg·K), T_set on sihttemperatuur, T_in_min on minimaalne sisselasketemperatuur ja η on küttekeha efektiivsus (0,95–0). Vooluhulga jaoks 10 l/min (0,167 kg/s), 15% HCl (c_p≈3600 J/kg·K), sihtväärtus 60 kraadi, sisselaske min 20 kraadi, η=0.93: P=0.167 × 3600 × 40 / {{38},{44 {0} / {}},=25.9 kW. Kui küttekeha mõõduks keskmise sisselaskeava (50 kraadi) jaoks, oleks võimsus poole võrra (12,5 kW) – külmkäivituseks ebapiisav. Mõõtke alati kõige külmema sisselaskeava jaoks maksimaalse vooluhulgaga.
Muutuv sisselasketemperatuur: disainistrateegia
Jäätmete happe neutraliseerimissüsteemid saavad sageli hapet säilitusmahutitest või muutuva temperatuuriga protsessidest. Talvel võib hape olla 20 kraadi ; suvel 80 kraadi. Üks 20-kraadine küttekeha kuumeneb hapet üle, kui sisselaskeava on 80 kraadi (väljumistemperatuur ületaks seadeväärtuse). Lahenduseks on muutuva võimsuse regulaatori (SCR) ja allavoolu temperatuurianduriga küttekeha kasutamine. Kontroller reguleerib võimsust, et säilitada väljumistemperatuuri. Küttekeha peab vastama halvima mõõtmega (madalaim sisselaskeava, maksimaalne vooluhulk), kuid kontroller vähendab võimsust, kui sisselaskeava on soojem.
Teise võimalusena kasutage mitut temperatuuri järgi järjestatud kütteseadet: nt 15 kW kütteseade, mis töötab alati, pluss 10 kW kütteseade, mis lülitub sisse ainult sisselaske korral.<40°C, plus a 5 kW heater for inlet <25°C. This provides energy efficiency without overshoot.
Suuruse näide: muutuv sisselaskeava 20–80 kraadi, vooluhulk 15 l/min, siht 60 kraadi
| Sisendtemperatuur ( kraad ) | ΔT nõutav ( kraad ) | Vajalik võimsus (kW) | Vajalik küttekeha suurus | Kontrolleri tegevus |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 40 | 38.8 | 40 kW | Täisvõimsus |
| 30 | 30 | 29.1 | 40 kW | 73% võimsus |
| 40 | 20 | 19.4 | 40 kW | 48% võimsust |
| 50 | 10 | 9.7 | 40 kW | 24% võimsus |
| 60 | 0 | 0 | 40 kW | Väljas (möödasõit) |
| 70 | –10 | –9,7 (vajalik jahutus) | N/A | Lisa jahutus |
Kui sisselaskeava ületab seadeväärtuse (70 kraadi, sihtväärtus 60 kraadi), peab kütteseade välja lülituma ja kasutama jahutusseadet (soojusvahetit). Neutraliseerimissüsteemid sisaldavad sellistel juhtudel tavaliselt jahutusahelat.
Küttekeha valikutabel voolukiiruse ja sisselaskevahemiku järgi
| Maksimaalne vooluhulk (l/min) | Happe tüüp | c_p (J/kg·K) | Sisselaske min ( kraad ) | Eesmärk ( kraad ) | Vajalik võimsus (kW) | Soovitatav kütteseade (kW) | Juhtimistüüp |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 10% HCl | 3,800 | 15 | 55 | 13.4 | 15 | SCR |
| 10 | 15% H2SO4 | 3,500 | 20 | 60 | 25.1 | 30 | SCR |
| 15 | 20% HNO3 | 3,200 | 10 | 50 | 34.3 | 36 | Lavastatud (20+16) |
| 20 | Segatud hape | 3,400 | 20 | 65 | 55.4 | 60 | SCR |
| 30 | 10% H3PO4 | 3,600 | 25 | 70 | 87.6 | 90 | Lavastatud (50+40) |
| 50 | Lahjenda hape | 4,000 | 15 | 60 | 161 | 180 | Mitu küttekeha + SCR |
Praktilised kaalutlused
Minimaalne voolublokeering: Kui vool peatub, peab kütteseade kuiva{1}}tule vältimiseks 2 sekundi jooksul välja lülituma.
Termiline mass: Soojendil on termiline inerts. Ületamine on võimalik, kui kontroller on liiga agressiivne. Kasutage PID-d koos toitega-sisendtemperatuurist edasi.
Rõhu langus: Kütteseade lisab takistust. 40 kW küttekeha (2,5 m pikk, 32 mm välisläbimõõduga mähis) puhul võib rõhulang olla 0,2–0,5 baari. Arvestage seda pumba suuruse määramisel.
Paigaldamine: Paigaldage kütteseade vertikaalselt torusse (vool alt üles), et tagada täielik märgumine ja vältida õhutaskute teket.
Välja näide
Jäätmekäitlusjaamas oli neutraliseerimissüsteem, mis töötles 18% H2SO4 12 l/min. Sisselaskeava varieerus 18 kraadist 65 kraadini. Eesmärk oli 55 kraadi. Algne küttekeha oli mõeldud 25 kW jaoks (keskmine sisselaskeava 40 kraadi). Talvel oli väljumistemperatuur vaid 48 kraadi. Jaam asendas selle 40 kW küttekeha ja SCR-kontrolleriga. Süsteem hoiab nüüd 55 kraadi ± 2 kraadi aastaringselt. Suurem küttekeha maksis 800 rohkem, kuid kõrvaldati 800 rohkem, kuid eemaldas 5000 partii ebapiisava neutraliseerimise tõttu.
Järeldus: suurus kõige külmema sisselaskeava × maksimaalse voolu jaoks, kasutage SCR-i juhtimist
Muutuva sisselasketemperatuuriga (20–80 kraadi) pideva vooluga -jääkhappe neutraliseerimissüsteemi jaoks valige küttekeha võimsus mitte keskmise, vaid kõige külmema eeldatava sisselasketemperatuuri järgi maksimaalse voolukiiruse korral. Kasutage SCR-kontrollerit võimsuse vähendamiseks, kui sisselaskeava on soojem. Valem P=ṁ × c_p × (T_set – T_in_min) / η annab nimisuuruse. Lisage 10–20% varu saastumise ja pinge kõikumise jaoks. Laiade sisselaskevahemike (nt 20–80 kraadi) korral kaaluge energiatõhususe tagamiseks astmelisi kütteseadmeid või mitut väiksemat kütteseadet. Halvimal-juhul sisselaskeava nõuab kõige rohkem energiat. Ignoreeri seda ja süsteem ebaõnnestub talvel. Planeerige kõige külmem päev ja süsteem töötab iga päev. Hape võib soojeneda, kuid küttekeha peab olema jahutamiseks valmis. Suurus halvima jaoks, kontroll ülejäänud jaoks. See on inseneritöö.
