Một xưởng mạ đã thay thế lò sưởi ngâm PTFE trong thùng thép không được cách nhiệt bằng lò sưởi có kích thước tương tự như trước đây. Bộ sưởi mới cung cấp công suất chính xác nhưng bình chứa mất nhiều thời gian hơn để đạt đến điểm đặt và bộ sưởi chạy liên tục trong quá trình sản xuất. Bể chứa đã được cách nhiệt hai năm trước, nhưng lớp cách nhiệt đã bị tháo ra trong một dự án bảo trì và không bao giờ được lắp đặt lại. Sự thất thoát nhiệt đã tăng lên và lò sưởi hiện có kích thước chưa đủ so với tải thực tế.
Cách nhiệt của bể có ảnh hưởng trực tiếp đến công suất lò sưởi ngâm PTFE cần thiết. Một bể không được cách nhiệt sẽ mất nhiệt qua các bức tường của nó với tốc độ có thể cao hơn 5–10 lần so với bể cách nhiệt. Máy sưởi phải thay thế lượng nhiệt bị mất đó để duy trì điểm đặt.
Cách nhiệt làm giảm thất thoát nhiệt
Sự mất nhiệt qua thành bể phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ giữa bể và không khí xung quanh, diện tích bề mặt của thành bể, khả năng chịu nhiệt của thành và bất kỳ vật liệu cách nhiệt nào. Vật liệu cách nhiệt tăng thêm khả năng chịu nhiệt, giúp giảm tổn thất nhiệt ở một chênh lệch nhiệt độ nhất định.
Đối với tường bể thép ở nhiệt độ 60 độ trong phòng 20 độ, tổn thất nhiệt khi không có lớp cách nhiệt là khoảng 200–300 W/m2. Với lớp cách nhiệt 50 mm, tổn thất giảm xuống còn 20–40 W/m2. Với 100 mm, nó giảm xuống còn 10–20 W/m2.
| Độ dày cách nhiệt | Mất nhiệt trên tường ở 60 độ | Mất tương đối | Chi phí năng lượng hàng năm (100 m2) |
|---|---|---|---|
| Không có | 200–300 W/m² | 1.0× | $12,000–18,000 |
| 25mm | 50–80 W/m² | 0.25× | $3,000–4,800 |
| 50 mm | 20–40 W/m² | 0.12× | $1,200–2,400 |
| 75 mm | 12–25 W/m² | 0.08× | $720–1,500 |
| 100 mm | 8–15 W/m² | 0.05× | $480–900 |
Tổn thất nhiệt trên tường và chi phí năng lượng theo độ dày cách nhiệt cho bồn tắm 60 độ
Cách nhiệt thay đổi công suất cần thiết như thế nào
Bộ gia nhiệt phải cung cấp đủ năng lượng để thay thế lượng nhiệt bị mất qua tường và bề mặt cũng như làm nóng các phôi gia công. Nếu bể không được cách nhiệt thì tổn thất trên tường sẽ cao hơn và bộ sưởi phải lớn hơn.
Đối với bể 2.000 lít ở góc 60 độ với 100 m2 bề mặt ướt, tổn thất trên tường khi không có lớp cách nhiệt là 20–30 kW. Với lớp cách nhiệt 50 mm, tổn thất giảm xuống còn 2–4 kW. Sự khác biệt là công suất sưởi ấm phải được cung cấp bởi lò sưởi là 18–26 kW.
| Thể tích bể | Bề mặt ướt | Mất tường không cách nhiệt | Mất tường cách nhiệt (50 mm) | Cần thêm công suất máy sưởi |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 50 m² | 10–15 kW | 1–2 kW | 9–13 kW |
| 1,500 L | 75 m² | 15–23 kW | 1,5–3 kW | 13–20 kW |
| 2,000 L | 100 m² | 20–30 kW | 2–4 kW | 18–26 kW |
| 3,000 L | 150 m² | 30–45 kW | 3–6 kW | 27–39 kW |
Sự mất nhiệt trên tường và công suất sưởi bổ sung cần thiết cho bể không được cách nhiệt
Ảnh hưởng đến tổn thất bề mặt
Tổn thất bề mặt xảy ra do bay hơi và bức xạ. Bề mặt bể mở ở góc 60 độ sẽ mất 300–500 W/m2. Một tấm chăn bóng nổi hoặc một tấm che bể sẽ giảm tổn thất đó từ 60–70%.
Đối với bể 2.000 lít có bề mặt 1,5 mét vuông, tổn thất bề mặt mở là 450–750 W. Khi có nắp đậy, tổn thất giảm xuống 135–225 W. Sự khác biệt là công suất sưởi 315–525 W.
Cách nhiệt và kích thước lò sưởi
Máy sưởi phải có kích thước phù hợp với lượng nhiệt thất thoát thực tế của bể. Nếu bể được cách nhiệt, lò sưởi có thể nhỏ hơn. Nếu bể không được cách nhiệt thì bộ sưởi phải lớn hơn.
Một cách tiếp cận thực tế là tính toán tổn thất nhiệt đối với điều kiện cách nhiệt thực tế và xác định kích thước của lò sưởi cho tải đó cộng với biên độ cho tải sản xuất. Một lò sưởi có kích thước dành cho bể cách nhiệt nhưng được lắp trong bể không cách nhiệt sẽ có kích thước nhỏ hơn và sẽ chạy liên tục.
Khi vật liệu cách nhiệt thay đổi yêu cầu về mật độ Watt
Thêm vật liệu cách nhiệt làm giảm tổn thất nhiệt, từ đó làm giảm công suất cần thiết. Nhưng lớp cách nhiệt cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt lò sưởi. Có thể cần một lò sưởi nhỏ hơn hoạt động ở mật độ watt cao hơn để cung cấp công suất giảm trong không gian có sẵn. Mật độ watt cao hơn làm tăng nhiệt độ bề mặt và tăng tốc độ xuống cấp.
Tối ưu là cách nhiệt bể và chỉ định một lò sưởi có diện tích bề mặt lớn và mật độ watt thấp. Lớp cách nhiệt làm giảm yêu cầu về công suất và diện tích bề mặt lớn giữ cho mật độ watt ở mức thấp.
Khi máy sưởi tiêu chuẩn không thể phù hợp với điều kiện cách nhiệt
Xe tăng bị hư hỏng hoặc thiếu lớp cách nhiệt thường yêu cầu bộ sưởi lớn hơn thông số kỹ thuật ban đầu. Cấu hình bộ gia nhiệt nhúng PTFE tùy chỉnh có diện tích bề mặt lớn, mật độ watt thấp và vị trí-tối ưu hóa dòng chảy sẽ giải quyết nguyên nhân gốc rễ của việc kích thước dưới mức. Quá trình đặc tả yêu cầu kích thước bể, điều kiện cách nhiệt, nhiệt độ vận hành và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có điều kiện cách nhiệt khác nhau, phương pháp-dành riêng cho ứng dụng này đảm bảo máy sưởi phù hợp với mức thất thoát nhiệt thực tế.
