Một nhà máy hoàn thiện kim loại cần xác định kích thước của lò sưởi ngâm PTFE thay thế cho bể anodizing axit cromic 2.000-lít. Bể hoạt động ở nhiệt độ 55 độ và nhà máy cần thời gian làm nóng là bốn giờ từ nhiệt độ 20 độ. Máy sưởi hiện tại có kích thước nhỏ hơn và bình chứa không bao giờ đạt đến điểm đặt trong thời gian sản xuất cao điểm. Đội bảo trì cần tính toán công suất chính xác trước khi yêu cầu thay thế.
Việc xác định kích thước bộ gia nhiệt ngâm PTFE cho bể chứa axit crom yêu cầu ba phép tính: tải-tăng nhiệt, tải duy trì và diện tích bề mặt cần thiết để có mật độ watt an toàn. Mỗi phép tính phụ thuộc vào thành phần hóa học của bể, kích thước bể và điều kiện vận hành.
Bước 1: Tính nhiệt-Tải lên
Tải-tăng nhiệt là năng lượng cần thiết để nâng bồn tắm từ môi trường xung quanh lên điểm đặt trong thời gian mong muốn. Công thức là: kW=(lít × ΔT × Cp × mật độ) / (3600 × giờ).
Đối với bể axit cromic 2.000{10}}lít với mật độ 1.150 kg/m³ và nhiệt dung riêng 3,75 kJ/kg·K, việc gia nhiệt từ 20 độ đến 55 độ trong bốn giờ cần khoảng 23 kW. Thêm 20% tổn thất trong quá trình gia nhiệt sẽ tạo ra 28 kW.
| Thể tích bể | Nhiệt độ tăng | Làm nóng-Thời gian hoạt động | Làm nóng-Tải lên | Với mức lỗ 20% |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 35 độ | 4 giờ | 11,5 kW | 14 kW |
| 1,500 L | 35 độ | 4 giờ | 17,2 kW | 21 kW |
| 2,000 L | 35 độ | 4 giờ | 23,0 kW | 28 kW |
| 2,500 L | 35 độ | 4 giờ | 28,7 kW | 34 kW |
| 3,000 L | 35 độ | 4 giờ | 34,5 kW | 41 kW |
Tải-tăng nhiệt đối với bể axit cromic ở mức 1.150 kg/m³ và 3,75 kJ/kg·K
Bước 2: Tính toán tải bảo trì
Tải duy trì là năng lượng cần thiết để duy trì điểm đặt trước những tổn thất đang diễn ra. Đối với bể 2.000 lít ở góc 55 độ, tổn thất trên thành là 1,5–2,5 kW, tổn thất bề mặt là 0,8–1,5 kW và tải sản xuất là 1–3 kW. Tổng tải bảo trì là 3,3–7,0 kW.
Máy sưởi phải có kích thước phù hợp với tải-tăng nhiệt hoặc tải bảo trì lớn hơn. Đối với bể này, tải-tăng nhiệt là 28 kW lớn hơn.
Bước 3: Tính diện tích bề mặt cần thiết
Diện tích bề mặt phụ thuộc vào công suất và mật độ watt an toàn của axit cromic. Đối với lò sưởi ngâm PTFE trong axit cromic ở nhiệt độ 55 độ, mật độ watt an toàn là 1,0–1,2 W/cm2.
Đối với công suất 28 kW ở mức 1,0 W/cm2, diện tích bề mặt cần thiết là 28.000 cm2. Một lò sưởi thẳng đơn có đường kính vỏ 50 mm sẽ cần chiều dài được làm nóng là 17.834 mm-dài hơn nhiều so với bất kỳ bể chứa thông thường nào. Cần có cấu hình nhiều đường truyền hoặc nhiều bộ sưởi.
| Công suất | Mật độ Watt an toàn | Diện tích bề mặt cần thiết | Chiều dài gia nhiệt ở mức 50 mm | Cấu hình nhiều đường chuyền- |
|---|---|---|---|---|
| 15 kW | 1,0 W/cm2 | 15.000 cm2 | 9.554 mm | 6 đường chuyền × 1.592 mm |
| 20 kW | 1,0 W/cm2 | 20.000 cm2 | 12.739mm | 8 đường chuyền × 1.592 mm |
| 25 kW | 1,0 W/cm2 | 25.000 cm2 | 15.924mm | 10 lượt × 1.592 mm |
| 28 kW | 1,0 W/cm2 | 28.000 cm2 | 17.834 mm | 12 đường chuyền × 1.486 mm |
| 30 kW | 1,0 W/cm2 | 30.000 cm2 | 19.108 mm | 12 đường chuyền × 1.592 mm |
Yêu cầu về diện tích bề mặt và-nhiều đường chuyền đối với axit cromic ở mức 1,0 W/cm²
Bước 4: Xác minh độ sâu ngâm và độ vừa vặn của bình
Máy sưởi phải vừa với bình chứa và ngập hoàn toàn ở mức chất lỏng tối thiểu. Bể 2.000{12}}lít có kích thước 1.500 × 1.200 × 1.100 mm có chiều dài được gia nhiệt có thể sử dụng là khoảng 800–900 mm. Một lò sưởi nhiều đường với 12 đường chuyền, mỗi đường 1.486 mm không thể lắp vừa trong một bình.
Giải pháp thực tế là sử dụng nhiều lò sưởi phân bố xung quanh chu vi bể. Ba máy sưởi, mỗi máy có công suất 10 kW ở mức 1,0 W/cm2, cung cấp tổng cộng 30 kW. Mỗi bộ sưởi có cấu hình nhiều-phù hợp với không gian có sẵn.
Bước 5: Xác minh mật độ watt và nhiệt độ bề mặt
Mật độ watt được tính từ tổng công suất và tổng diện tích bề mặt. Đối với 28 kW và 28.000 cm2, mật độ watt là 1,0 W/cm2. Ở mức 1,0 W/cm2 trong bể axit cromic được khuấy trộn vừa phải ở 55 độ, nhiệt độ bề mặt xấp xỉ 75–80 độ. Đó là trong phạm vi an toàn cho PTFE.
Nếu nhiệt độ bề mặt tính toán vượt quá 85 độ, mật độ watt sẽ giảm và diện tích bề mặt tăng lên.
Khi máy sưởi tiêu chuẩn không thể đáp ứng yêu cầu về điện năng và diện tích bề mặt
Các thùng chứa axit crom lớn có tải nhiệt-tăng cao thường không thể đáp ứng được các bộ gia nhiệt ngâm PTFE tiêu chuẩn ở mật độ watt thấp mà ngành hóa học yêu cầu. Cấu hình lò sưởi ngâm PTFE tùy chỉnh với nhiều lò sưởi, diện tích bề mặt lớn và mật độ watt thấp giải quyết nguyên nhân gốc rễ của sự không phù hợp giữa công suất và diện tích bề mặt. Quy trình đặc tả yêu cầu thể tích bể, hóa chất trong bể, nhiệt độ vận hành, mục tiêu về thời gian làm nóng- và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có bể chứa axit cromic lớn, phương pháp tiếp cận-dành riêng cho ứng dụng này đảm bảo máy sưởi cung cấp năng lượng cần thiết ở nhiệt độ bề mặt an toàn.
