Et metalbearbejdningsanlæg er nødvendigt for at dimensionere en erstatnings PTFE-dyppevarmer til en 2.000-liters chromsyreanodiseringstank. Badet kørte ved 55 grader, og anlægget krævede en opvarmningstid på fire timer fra 20 grader. Det eksisterende varmelegeme var underdimensioneret, og tanken nåede aldrig setpunktet under spidsproduktion. Vedligeholdelsesteamet skulle beregne den korrekte effekt, før de bestilte en erstatning.
Dimensionering af en PTFE-dyppevarmer til en kromsyretank kræver tre beregninger:-opvarmningsbelastningen, vedligeholdelsesbelastningen og det overfladeareal, der kræves for sikker watt-tæthed. Hver beregning afhænger af badets kemi, tankdimensionerne og driftsbetingelserne.
Trin 1: Beregn varmebelastningen-
Opvarmningsbelastningen- er den energi, der kræves for at hæve badet fra omgivelsestemperatur til sætpunkt på det ønskede tidspunkt. Formlen er: kW=(liter × ΔT × Cp × tæthed) / (3600 × timer).
For et 2.000{{10}liter kromsyrebad med en densitet på 1.150 kg/m³ og en specifik varme på 3,75 kJ/kg·K kræver opvarmning fra 20 grader til 55 grader på fire timer cirka 23 kW. Tilføjelse af 20 % for tab under opvarmning giver 28 kW.
| Tankvolumen | Temperaturstigning | Opvarmning-Optid | Varm-Opbelastning | Med 20 % tabsmargin |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 35 grader | 4 timer | 11,5 kW | 14 kW |
| 1,500 L | 35 grader | 4 timer | 17,2 kW | 21 kW |
| 2,000 L | 35 grader | 4 timer | 23,0 kW | 28 kW |
| 2,500 L | 35 grader | 4 timer | 28,7 kW | 34 kW |
| 3,000 L | 35 grader | 4 timer | 34,5 kW | 41 kW |
Opvarmningsbelastning- for kromsyrebade ved 1.150 kg/m³ og 3,75 kJ/kg·K
Trin 2: Beregn vedligeholdelsesbelastningen
Vedligeholdelsesbelastningen er den energi, der kræves for at holde sætpunktet mod løbende tab. For en 2.000-liters tank ved 55 grader er vægtabene 1,5-2,5 kW, overfladetabene er 0,8-1,5 kW, og produktionsbelastningen er 1-3 kW. Den samlede vedligeholdelsesbelastning er 3,3–7,0 kW.
Varmelegemet skal dimensioneres til den største af opvarmningsbelastningen- eller vedligeholdelsesbelastningen. For denne tank er-opvarmningsbelastningen på 28 kW større.
Trin 3: Beregn det påkrævede overfladeareal
Overfladearealet afhænger af wattstyrken og den sikre watt-tæthed for kromsyre. For en PTFE el-patron i kromsyre ved 55 grader er den sikre watt-densitet 1,0-1,2 W/cm².
For en 28 kW drift ved 1,0 W/cm² er det nødvendige overfladeareal 28.000 cm². En enkelt lige varmelegeme med en kappediameter på 50 mm ville have brug for 17.834 mm opvarmet længde -langt længere end enhver normal tank. Der kræves en konfiguration med flere{10}pass eller flere varmelegemer.
| Watt | Sikker watt-tæthed | Nødvendigt overfladeareal | Opvarmet længde ved 50 mm kappe | Multi-Pass-konfiguration |
|---|---|---|---|---|
| 15 kW | 1,0 W/cm² | 15.000 cm² | 9.554 mm | 6 gennemløb × 1.592 mm |
| 20 kW | 1,0 W/cm² | 20.000 cm² | 12.739 mm | 8 gennemløb × 1.592 mm |
| 25 kW | 1,0 W/cm² | 25.000 cm² | 15.924 mm | 10 gennemløb × 1.592 mm |
| 28 kW | 1,0 W/cm² | 28.000 cm² | 17.834 mm | 12 gennemløb × 1.486 mm |
| 30 kW | 1,0 W/cm² | 30.000 cm² | 19.108 mm | 12 gennemløb × 1.592 mm |
Krav til overfladeareal og multi-passagekonfiguration for chromsyre ved 1,0 W/cm²
Trin 4: Bekræft nedsænkningsdybde og tanktilpasning
Varmeren skal passe til tanken og forblive helt nedsænket ved minimum væskeniveau. En 2.000- liters tank, der måler 1.500 × 1.200 × 1.100 mm, har en brugbar opvarmet længde på cirka 800-900 mm. En flergangsvarmer med 12 gennemløb på hver 1.486 mm kan ikke passe i en enkelt tank.
Den praktiske løsning er at bruge flere varmelegemer fordelt rundt om tankens omkreds. Tre varmelegemer, hver med 10 kW ved 1,0 W/cm², giver i alt 30 kW. Hvert varmelegeme har en multi-pass-konfiguration, der passer til den tilgængelige plads.
Trin 5: Bekræft Watt-densitet og overfladetemperatur
Watt-tætheden beregnes ud fra den samlede watt og det samlede overfladeareal. For 28 kW og 28.000 cm² er watt-tætheden 1,0 W/cm². Ved 1,0 W/cm² i et moderat omrørt kromsyrebad ved 55 grader er overfladetemperaturen ca. 75-80 grader. Det er inden for det sikre område for PTFE.
Hvis den beregnede overfladetemperatur overstiger 85 grader, bør watt-tætheden reduceres, og overfladearealet øges.
Når standardvarmere ikke kan opfylde kravene til strøm og overfladeareal
Store kromsyrebeholdere med høje-opvarmningsbelastninger kan ofte ikke rumme standard PTFE-dyppevarmere ved de lave watt-densiteter, som kemien kræver. En tilpasset PTFE-elvarmerkonfiguration med flere varmelegemer, et stort overfladeareal og en lav watt-tæthed løser årsagen til uoverensstemmelse mellem effekt og overfladeareal. Specifikationsprocessen kræver tankvolumen, badkemi, driftstemperatur,-opvarmningstidsmål og påkrævet watt. Til faciliteter med store kromsyretanke sikrer denne applikations-specifikke tilgang, at varmeren leverer den nødvendige effekt ved en sikker overfladetemperatur.
