Yksinkertaisella kannella varustettu pinnoitussäiliö voi näyttää kohtuullisen eristettyltä, mutta kierrättävä suodatussilmukka käyttäytyy usein kuin pitkä, lämmittämätön patteri, joka jatkuvasti vapauttaa lämpöä ympäröivään tehdasilmaan. Lämmittimen on syötettävä riittävästi energiaa, jotta se voi voittaa paitsi itse säiliöstä aiheutuvat häviöt myös ulkoisen putkiston, pumpun ja suodattimen aiheuttaman piilojäähdytyksen. Jos nämä häviöt jätetään huomioimatta mitoituksen aikana, prosessikylpyllä voi olla vaikeuksia saavuttaa tai ylläpitää käyttölämpötilaa.
YmmärtäminenPTFE-lämmittimen teho kiertosuodatuksen lämpöhäviöon siksi olennainen suunniteltaessa pinnoitussäiliöiden, kemiallisten prosessisäiliöiden ja kierrätyskäsittelykylpyjen lämmitysjärjestelmiä.
Lämpötasapainon ymmärtäminen
Lämmittimen mitoitus on energiataselaskenta
Kiukaan oikea mitoitus alkaa tavallisella lämpötasapainolaskelmalla. Kokonaislämmitystarve on yhtä suuri kuin kaikkien viileämpien ympäristöolosuhteiden alttiina olevien komponenttien yhdistetty lämpöhäviö.
Useimmissa teollisuussäiliöissä lämpöä menetetään:
Avoin nestepinta
Säiliön seinät ja pohjapaneelit
Haihdutus ja tuuletus
Saapuva työmäärä tai tuotteen lataus
Ulkoiset suodatus- ja kiertolaitteet
Kierrätyssilmukka on usein aliarvioitu, koska suuri osa järjestelmästä on näkyvän säiliöalueen ulkopuolella.
Miksi suodatussilmukat poistavat merkittävää lämpöä
Ulkoisesta putkistosta tulee jäähdyttävä pinta
Jokaisesta lämmitettyä nestettä kuljettavasta ulkoisesta komponentista tulee tehokkaasti ylimääräinen lämmönvaihdin ympäröivälle ilmalle. Putket, mutkat, venttiilit, pumput ja suodatinkotelot ovat pinta-alaltaan lähellä kylvyn lämpötilaa.
Näistä komponenteista aiheutuva lämpöhäviö tapahtuu:
Luonnollinen konvektio ympäröivään ilmaan
Säteily lämpimistä metallipinnoista
Johtava siirto tukien ja asennustarvikkeiden kautta
Putken lämpöhäviö on suoraan verrannollinen sekä sen pinta-alaan että prosessinesteen ja ympäröivän ilman lämpötilaeroon.
Pitkä suodatussilmukka, jossa on esillä olevat putkistot, voi siksi poistaa yllättävän paljon lämpöenergiaa järjestelmästä.
Monissa asennuksissa nämä ulkoiset häviöt lisäävät 20–50 % itse säiliöön liittyvän lämpöhäviön lisäksi.
Pipe Network Effect
Piilotettu pinta-alue säiliön ulkopuolella
Putkiverkko on pitkä, viileä häntä, joka heiluttaa säiliön hot dogia. Vaikka itse astia olisi eristetty, ulkoinen putkisto voi olla täysin alttiina kasvien ilmavirroille, ilmanvaihtojärjestelmille tai viileämmille tuotantoalueille.
Piilotetun lämpöhäviön yleisiä lähteitä ovat:
Pitkät ruostumattomat tai PVC-putket
Suuret suodatinsäiliöt
Pumppukotelot
Patruunasuodatinkammiot
Virtausmittarit ja venttiilit
Eristämättömät liitokset ja liitokset
Jokainen komponentti siirtää jatkuvasti lämpöä pois kiertävästä nesteestä.
Tämä ongelma tulee vakavammaksi, kun:
Prosessin lämpötila on korotettu
Ympäristön tehtaan lämpötilat ovat alhaiset
Ilmavirtaus on korkea lähellä suodatusliukua
Kierrätysvirtaukset ovat suuret
Putkilinjat jatketaan tuotantokerroksille
Silmukan lämpöhäviön arviointi
Ulkoisten komponenttien sisällyttäminen lämmittimen laskelmiin
TarkkaPTFE-lämmittimen teho kiertosuodatuksen lämpöhäviölaskelmat edellyttävät, että ulkoisen silmukan kokonaispinta-ala sisällytetään lämpöanalyysiin.
Lämmittimen kokonaiskuorman tulee ottaa huomioon:
Säiliön pinnan lämpöhäviö
Säiliön seinämän johtavuushäviöt
Saapuvien työkappaleiden absorboima lämpö
Haihtumishäviöt
Putki- ja suodatinkokoonpanon häviöt
Turvamarginaali käynnistyksen palautumiselle
Monissa teollisuusjärjestelmissä ulkoisista putkistohäviöistä tulee suuri prosenttiosuus lämmittimen lopullisesta tehovaatimuksesta.
Lämpötilan laskun mittaaminen silmukan poikki
Yksi käytännöllinen menetelmä suodatus{0}}silmukan lämpöhäviön arvioimiseksi on mitata nesteen lämpötila, kun se poistuu ja palaa säiliöön.
Mitattavissa oleva lämpötilan lasku silmukan poikki osoittaa lämpöenergian vapautumisen ympäristöön.
Lämpöhäviö voidaan sitten arvioida seuraavista:
Virtausnopeus
Nesteen ominaislämpö
Mitattu lämpötilan lasku
Jokainen kiertopiirin lämpötilan alenemisaste edustaa tiettyä lämpökuormaa, joka on jatkuvasti vaihdettava sähkövastuslämmittimellä.
Tämä kenttämittausmenetelmä paljastaa usein suunnittelun aikana huomattavasti suuremmat lämpöhäviöt kuin alun perin odotettiin.
Miksi lämmittimen ylimitoitus ei ole aina paras ratkaisu
Eristys tuottaa usein paremman tehokkuuden
Yleinen vastaus krooniseen lämpötilan epävakauteen on yksinkertaisesti lämmittimen tehon lisääminen. Vaikka tämä saattaa tilapäisesti kompensoida menetettyä lämpöä, se lisää usein käyttökustannuksia ja lämpörasitusta ratkaisematta taustalla olevaa tehottomuutta.
Ulkoisten putkien ja suodatinkapselin eristäminen on usein viisaampi alkuinvestointi kuin lämmittimen kokoaminen kompensoimaan hukattua energiaa.
Oikea eristys voi vähentää merkittävästi:
Konvektiivinen lämpöhäviö
Säteilevä lämmönsiirto
Lämmittimen kiertotaajuus
Energiankulutus
Lämpenemisaika-
Eristetyt suodatussilmukat parantavat myös lämpötilan tasaisuutta koko prosessijärjestelmässä.
PTFE-lämmittimet kierrätyskemiallisissa järjestelmissä
Yhteensopivuus syövyttävien kylpyjen kanssa
PTFE-upotuslämmittimiä käytetään laajalti kierrätyspinnoitteissa ja kemiallisten prosessien säiliöissä, koska fluoripolymeerivaippa kestää erinomaisesti syövyttäviä liuoksia.
Sovelluksia ovat yleensä:
Hapan kuparipinnoitus
Nikkelöinti
Sähköttömät prosessit
Peittausjärjestelmät
Kemialliset etsauskylvyt
Puolijohteiset märkäkäsittelysäiliöt
Koska monet näistä järjestelmistä ovat vahvasti riippuvaisia jatkuvasta suodatuksesta, lämmittimen tarkka mitoitus tulee erityisen tärkeäksi.
Vain säiliön tilavuudelle valittu lämmitin saattaa toimia riittämättömästi, kun suodatussilmukka alkaa jatkuvasti poistaa lämpöä.
Vakaan lämpötilan hallinnan merkitys
Prosessin johdonmukaisuus riippuu lämpöstabiilisuudesta
Galvanointi- ja kemiallisissa prosesseissa lämpötila vaikuttaa suoraan reaktionopeuksiin, liuoksen johtavuuteen, lisäyskäyttäytymiseen ja kerrostumien laatuun.
Alimitoitettu lämmitysjärjestelmä voi aiheuttaa:
Hidas käynnistyksen palautuminen
Lämpötilapoikkeama tuotannon aikana
Vähentynyt pinnoitteen konsistenssi
Lisääntynyt prosessin vaihtelu
Huono kemiallisen reaktion hallinta
Sitä vastoin oikein mitoitetut lämmitysjärjestelmät ylläpitävät vakaat lämpöolosuhteet, vaikka suodatussilmukka ottaa jatkuvasti lämpöä prosessista.
Johtopäätös
Kierrätysprosessisäiliön oikea lämmittimen mitoitus vaatii täydellisen järjestelmän-lämpötasapainon yksinkertaisen laskelman sijaan, joka perustuu vain säiliön tilavuuteen. Ulkoinen putkistosilmukka-mukaan lukien putket, pumput, venttiilit ja suodatinkotelot-aiheuttaa usein huomattavaa lämpöhäviötä itse säiliön pinnan ulkopuolelle.
Näiden hävikkien huomioimatta jättäminen voi jättää prosessikylvyn kroonisesti alikuumenemaan huolimatta ilmeisen riittävästä lämmitystehosta. Lämpötilan laskun mittaaminen suodatinsilmukan poikki ja kaiken paljastetun pinta-alan huomioon ottaminen tarjoaa paljon tarkemman perustan tarvittavan lämmittimen tehon määrittämiseen.
Monissa tapauksissa ulkoisen kiertojärjestelmän eristäminen parantaa tehokkuutta kuin pelkkä lämmittimen tehon lisääminen. Tehokas lämpösuunnittelu riippuu siksi siitä, että lämmitysjärjestelmää tarkastellaan kokonaisena kiertopiirinä eikä vain säiliön sisällä sijaitsevana lämmittimenä.
