Một nhà máy hóa chất cần công suất gia nhiệt 12 kW cho bể axit 3.000 lít. Hóa chất và nhiệt độ của bể yêu cầu mật độ watt không cao hơn 0,9 W/cm2 để giữ nhiệt độ vỏ bọc trong giới hạn an toàn. Người quản lý bảo trì của nhà máy đặt câu hỏi liệu lò sưởi ngâm PTFE có thể cung cấp 12 kW ở mật độ watt đó mà không quá lớn để vừa với bể hay không.
Câu trả lời là có, nhưng nó đòi hỏi một phương pháp thiết kế khác với cách lựa chọn máy sưởi tiêu chuẩn. Mật độ watt thấp và công suất kilowatt cao không mâu thuẫn nhau-chúng chỉ đơn giản là yêu cầu nhiều diện tích bề mặt hơn. Thách thức là lắp diện tích bề mặt đó vào không gian bể có sẵn.
Yêu cầu diện tích bề mặt
Mối quan hệ giữa công suất, diện tích bề mặt và mật độ watt rất đơn giản: A=P / WD. Đối với 12 kW ở mức 0,9 W/cm2, diện tích bề mặt cần thiết là 13.333 cm2. Đó là một khu vực rộng lớn-có kích thước gần bằng kính chắn gió của một chiếc ô tô nhỏ-và nó phải được đóng gói thành một bộ sưởi vừa với bình chứa.
Một bộ gia nhiệt PTFE thẳng tiêu chuẩn có đường kính vỏ bọc 50 mm cung cấp khoảng 157 cm² trên 100 mm chiều dài được gia nhiệt. Để đạt được 13.333 cm2, chiều dài được gia nhiệt sẽ cần là 8.500 mm-8,5 mét. Điều đó không phù hợp với bất kỳ chiếc xe tăng bình thường nào.
| Công suất | Mật độ watt | Diện tích bề mặt cần thiết | Chiều dài gia nhiệt (50 mm) | Chiều dài gia nhiệt (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 6 kW | 0,9 W/cm2 | 6.667 cm2 | 4.250 mm | 3.370mm |
| 8 kW | 0,9 W/cm2 | 8.889 cm2 | 5.660mm | 4.490mm |
| 10 kW | 0,9 W/cm2 | 11.111 cm2 | 7.080 mm | 5.610mm |
| 12 kW | 0,9 W/cm2 | 13.333 cm2 | 8.500 mm | 6.730mm |
| 15 kW | 0,9 W/cm2 | 16.667 cm2 | 10.620mm | 8.410mm |
Yêu cầu về diện tích bề mặt và chiều dài được làm nóng đối với bộ sưởi PTFE đầu ra có mật độ cao-watt-cao{2}}
Giải pháp nhiều{0}}đạt
Vấn đề về diện tích bề mặt được giải quyết bằng cách uốn phần tử được làm nóng thành cấu hình nhiều{0}}đường chuyền. Một lò sưởi có tám đường truyền 1.000 mm, mỗi đường truyền cung cấp chiều dài được làm nóng 8.000 mm trong diện tích khoảng 1.000 × 400 mm. Với đường kính vỏ bọc 63 mm, cung cấp diện tích bề mặt khoảng 15.800 cm²{13}}quá đủ cho công suất 12 kW ở mức 0,9 W/cm².
Số lượng đường chuyền và chiều dài đường chuyền được xác định bởi không gian bể có sẵn. Bể sâu hơn cho phép vượt qua lâu hơn và ít hơn. Một chiếc xe tăng nông đòi hỏi những đường chuyền ngắn hơn và nhiều đường chuyền hơn.
| Số lượt vượt qua | Độ dài vượt qua | Tổng chiều dài gia nhiệt | Dấu chân (Xấp xỉ) | Diện tích bề mặt (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1.000mm | 4.000 mm | 1.000 × 250 mm | 7.900 cm2 |
| 6 | 1.000mm | 6.000mm | 1.000 × 380mm | 11.900 cm2 |
| 8 | 1.000mm | 8.000 mm | 1.000 × 500mm | 15.800 cm2 |
| 10 | 800mm | 8.000 mm | 800×500mm | 15.800 cm2 |
| 12 | 700mm | 8.400mm | 700 × 500mm | 16.600 cm2 |
Cấu hình nhiều{0}}cho bộ sưởi PTFE mật độ cao-đầu ra-watt-thấp
Cân nhắc về dòng chảy và khoảng cách
Bộ sưởi-nhiều đường dẫn có nhiều đường dẫn tạo ra nguy cơ bị che khuất dòng chảy. Chất lỏng giữa các đường chuyền có thể bị ứ đọng, làm giảm sự truyền nhiệt và tạo ra các điểm nóng. Khoảng cách giữa các đường chuyền phải đủ để cho phép dòng chảy giữa các đường chuyền.
Khoảng cách 30–40 mm giữa các lần truyền nhìn chung là đủ cho các bể chứa nước có khuấy trộn vừa phải. Đối với chất lỏng nhớt hoặc điều kiện dòng chảy-thấp, nên sử dụng khoảng cách rộng hơn từ 40–50 mm. Khoảng cách làm tăng diện tích của lò sưởi, điều này phải được tính đến khi lắp bình.
| Khoảng cách vượt qua | Dòng chảy giữa các lần đi | Rủi ro điểm nóng | Dấu chân cho 8 lần đi |
|---|---|---|---|
| 20mm | Nghèo | Cao | 500×400mm |
| 30mm | Vừa phải | Vừa phải | 650×400mm |
| 40mm | Tốt | Thấp | 800 × 400mm |
| 50 mm | Xuất sắc | Rất thấp | 950 × 400 mm |
Khoảng cách vượt qua và ảnh hưởng của nó đến dòng chảy, rủi ro điểm nóng và dấu chân
Cấu hình điện
Một lò sưởi 12 kW ở 480V ba{2}}pha tiêu thụ khoảng 14,4 A mỗi pha. Phần tử này có thể được định cấu hình dưới dạng một tải ba-pha hoặc dưới dạng nhiều phần tử một pha-được mắc song song. Vỏ thiết bị đầu cuối phải chứa các dây dẫn và các kết nối.
Đối với bộ sưởi nhiều{0}}đường truyền, phần tử thường được chia thành nhiều mạch, mỗi mạch có cặp đầu cuối riêng. Điều này cho phép nối dây lò sưởi với nguồn cung cấp sẵn có và cung cấp một số dự phòng nếu một mạch bị hỏng.
Khi bể không thể chứa được diện tích bề mặt cần thiết
Nếu bể không thể đáp ứng diện tích bề mặt cần thiết cho 12 kW ở mức 0,9 W/cm2, các lựa chọn là giảm công suất, tăng mật độ watt (chấp nhận tuổi thọ sử dụng ngắn hơn) hoặc sử dụng nhiều lò sưởi phân bổ xung quanh bể.
Nhiều máy sưởi thường là giải pháp tốt nhất. Hai máy sưởi 6 kW, mỗi máy có gói-nhiều đường dẫn riêng, có thể được đặt trên các bức tường đối diện hoặc ở các góc khác nhau của bể. Mỗi lò sưởi hoạt động ở mức 0,9 W/cm2 và cùng nhau cung cấp 12 kW.
Khi cấu hình tùy chỉnh là lựa chọn duy nhất
Công suất 12 kW ở mức 0,9 W/cm² yêu cầu diện tích bề mặt lớn hơn 13.333 cm²-so với bất kỳ lò sưởi ngâm PTFE tiêu chuẩn nào cung cấp. Cấu hình lò sưởi ngâm PTFE tùy chỉnh có tám đường chuyền trở lên, đường kính vỏ 63 mm và khoảng cách 40 mm mang lại diện tích bề mặt cần thiết trong một bể 3.000 lít điển hình. Quy trình đặc điểm kỹ thuật yêu cầu kích thước bể, thành phần hóa học của bể, nhiệt độ vận hành, điều kiện dòng chảy và công suất yêu cầu.
