Elektrivormimise jahutuse väljakutse
Pidev elektroformeerimine tekitab nikli- või vaskfooliumi pöörleval trumlil, mis on osaliselt sukeldatud elektrolüüti. Sadestamise protsess tekitab märkimisväärset soojust-tavaliselt 30-50 kW tootmismahuliste trumlite jaoks. Temperatuuri reguleerimine ±1 kraadi piires on sademe paksuse ühtluse ja mehaaniliste omaduste jaoks kriitiline.
Kaheastmeline{0}}jahutussüsteem tagab nii täpsuse kui ka võimsuse. Esimeses etapis toimub soojuse eemaldamine ringlevast elektrolüüdist 25-30 kraadise jahutustorni vee abil. Teine etapp tagab trimmijahutuse, kasutades 5–10 kraadise jahutatud vett, et lõplikku temperatuuri reguleerida, enne kui elektrolüüt naaseb plaadistuselementi.
PTFE soojusvaheti projekteerimine selle teenuse jaoks nõuab spetsiifilisi tehnilisi andmeid. Mittetäielikud või ebatäpsed andmed põhjustavad alamõõdulisi mähiseid, ebapiisavat jahutust ja tootmiskiiruse{1}}piiranguid. Enne projekteerimise alustamist tuleb koguda ja kontrollida järgmine teave.
Nõutavad andmekategooriad
Kuus teabekategooriat määratlevad kahe-etapilise elektroformeeriva jahutusmähise konstruktsiooni. Iga kategooria sisaldab parameetreid, mis mõjutavad otseselt pooli geomeetriat, materjali valikut ja jõudluse prognoosi.
Soojuskoormuse andmed määravad, kui palju soojust tuleb eemaldada. See hõlmab alaldi väljundit (pinge ja voolutugevus), elektrolüüdis soojuseks muundatud elektrienergia osa ja mis tahes täiendavat soojussisendit pumpadest või ümbritsevatest tingimustest. Disainer teisendab selle iga etapi jahutusvõimsuseks kilovattides.
Elektrolüütide andmed määravad keemilise ja füüsikalise keskkonna. Koostis, kontsentratsioon, töötemperatuuri vahemik, erisoojus, tihedus ja viskoossus mõjutavad soojusülekande arvutusi. Kloriidi, sulfaadi või orgaaniliste lisandite olemasolu mõjutab materjalide ühilduvust.
Ruumipiirangu andmed määravad, kuhu mähis peab sobima. Elektroformeerimistrumlite jaoks on ruum tavaliselt piiratud elektrolüüdi retsirkulatsioonipaagi, trumli karteri või välise soojusvaheti kestaga. Saadaolevad mõõtmed, düüside asukohad ja juurdepääsuvahed tuleb dokumenteerida.
Tabel 1: projekteerimisandmete nõuded kahe-etapilise elektroformimise PTFE jahutuspoolile
| Andmekategooria | Nõutav teave | Disaini mõju |
|---|---|---|
| Termiline koormus | Alaldi kW võimsus; soojus-elektrolüüdi fraktsiooniks-; pumba soojussisend; ümbritseva õhu soojuse suurenemine | Määrab kogu jahutusvõimsuse etapi kohta |
| Temperatuur | Elektrolüüdi sisselasketemperatuur 1. astmele; sihttemperatuur pärast 1. etappi; sihttemperatuur pärast 2. etappi; lubatud temperatuuri kõikumine | Määrab LMTD ja lähenemistemperatuuri |
| Elektrolüüdi omadused | Koostis; keskendumine; tihedus; erisoojus; viskoossus töötemperatuuril; soojusjuhtivus | Määrab soojusülekandetegurid ja rõhukadu |
| Jahutusvedeliku parameetrid | 1. etapi veevarustuse temp ja maksimaalne tagasivoolu temp; 2. etapp jahutatud veevarustuse temp; saadaolevad voolukiirused; maksimaalne lubatud rõhulangus | Määrab jahutusvedeliku{0}}külje konstruktsiooni ja pumba nõuded |
| Ruumilised piirangud | Paagi mõõtmed; saadavalolev mähise maht; düüside asukohad; takistused; juurdepääs hoolduseks | Määrab mähise geomeetria ja konfiguratsiooni |
| Töögraafik | Pidev või partii; puhas-kohal-sagedus; eeldatav saastumise määr; disaini kasutusiga | Määrab saastekoguse ja puhastusjuurdepääsu |
| Materjalide ühilduvus | Täielik keemiline analüüs, sealhulgas saasteainete jäljed; Maksimaalne temperatuurimuutus | Kinnitab PTFE sobivust; tuvastab mis tahes erinõuded |
Soojuskoormuse arvutamise näide
Tootmiselektroformeerimistrumli jaoks, mis töötab 8000 A ja 12 V juures, annab alaldi 96 kW elektrivõimsust. Umbes 85% muundub elektrolüüdis soojuseks: 82 kW. Pumba töö lisab 3 kW. Kogusoojus elektrolüüdiks: 85 kW.
Esimene jahutusaste eemaldab 75 kW, kasutades 28-kraadist jahutusvett, tagasi 34 kraadi juures. Elektrolüüt siseneb sellesse faasi 58 kraadi juures ja väljub 48 kraadi juures.
Teises etapis eemaldatakse ülejäänud 10 kW 7 kraadise jahutatud veega ja tagastatakse 12 kraadi juures. Elektrolüüt siseneb 48 kraadi juures ja väljub protsessi seadepunktil 45±1 kraadi.
Need termilised kohustused ja temperatuuride erinevused määravad iga etapi jaoks nõutava pindala standardse soojusülekande võrrandi Q=U × A × LMTD kaudu, kasutades sundkonvektsiooni korral PTFE U-väärtust ligikaudu 280 W/m²·K.
Mittetäielike andmete tagajärjed
Puuduvad või hinnangulised andmed põhjustavad projekteerimisvigu. Soojuskoormuse alahindamine toob kaasa mähise, mis ei suuda säilitada temperatuuri täisvõimsusel, mis sunnib alaldi väljundit vähendama. Olemasoleva ruumi ülehindamine toob kaasa mähise, mis ei sobi. Mittetäielik elektrolüüdi keemia võib puududa agressiivse jäljekomponendi, mis nõuab muudetud materjali spetsifikatsiooni.
Andmete kogumine enne kavandamist on investeering esmase{0}}projekti täpsusesse. Kohandatud PTFE soojusvahetite puhul, mille teostusaega mõõdetakse nädalates, on paigaldamise käigus avastatud projekteerimisvea parandamine palju kulukam kui aeg, mis kulub täpsete andmete kogumisele.
Kokkuvõte
Kaheetapilise PTFE jahutusspiraali projekteerimine pidevaks elektroformimiseks nõuab põhjalikke andmeid kuue kategooria kohta: termiline koormus, temperatuurid, elektrolüüdi omadused, jahutusvedeliku parameetrid, ruumilised piirangud ja töötingimused. Iga kategooria sisaldab parameetreid, mis määravad otseselt mähise pindala, geomeetria ja konfiguratsiooni.
Täpne andmete kogumine enne projekteerimise algust on kõige tõhusam samm tagamaks, et tarnitud PTFE soojusvaheti vastab jõudlusnõuetele esimesel paigaldamisel ilma kulukate muudatusteta.
Soovi korral on saadaval tehniliste andmete kogumise mall elektroformimiseks PTFE jahutuspoolide projekteerimiseks, mis pakub struktureeritud vorme kõigi nõutavate parameetrite jaoks koos tüüpiliste väärtusvahemike ja mõõtmisjuhistega.
