5000-литров резервоар за химикали може да изисква много различен капацитет на нагряване в зависимост от началната температура, целевата температура, времето за нагряване и загубата на топлина от оборудването.
Използването само на обема на резервоара за избор на нагревателна плоча може лесно да доведе или до недостатъчен капацитет за нагряване, или до прекомерна мощност. По-надеждният подход е първо да се изчисли необходимото топлинно натоварване и след това да се съпостави това натоварване с подходяща нагревателна площ и повърхностен топлинен поток.
За големи химически резервоари централният инженерен баланс ебързо възстановяване на температурата срещу стабилно и ефективно отопление.
Започнете с основната формула за нагряване
Енергията, необходима за повишаване на температурата на технологичната течност, може да се оцени с:
Q=mCpΔT
където:
Q= необходима топлинна енергия
m= течна маса
Cp= специфичен топлинен капацитет
ΔT= повишаване на температурата
За резервоар от 5000 литра, съдържащ течност с плътност, близка до 1 kg/L, масата на течността е приблизително 5000 kg.
Ако температурата трябва да се повиши с 30 градуса, необходимата енергия зависи силно от действителния специфичен топлинен капацитет на химическия разтвор.
Течностите,-подобни на вода, предоставят полезна предварителна справка, но индустриалните химически разтвори трябва да използват действителни или проверени данни за-термичните свойства, когато има такива.
Времето за нагряване определя необходимата мощност
Само енергията не определя мощността на нагревателната плоча.
Отоплителната мощност може да се оцени като:
P = Q/t
къдетоtе необходимото време за нагряване.
Например, голям резервоар, който може да се нагрява в продължение на няколко часа, изисква много по-малко инсталирана мощност от същия резервоар, който трябва да достигне целевата температура в рамките на един час.
Топлинните загуби също трябва да бъдат включени:
Общо=Pпроцес + Ploss
Топлината може да се загуби през стените на резервоара, повърхността на течността, тръбопроводите, опорите и околния въздух.
Следователно лошата изолация може значително да увеличи необходимия капацитет на нагревателната плоча.
Пример за опростено изчисление
Да приемем 5000-литров подобен на вода разтвор с:
Маса: 5 000 кг
Специфична топлина: приблизително 4,18 kJ/kg· градус
Повишаване на температурата: 30 градуса
Време за загряване: 2 часа
Теоретичната енергийна нужда е:
Q=5,000 × 4,18 × 30=627,000 kJ
Преобразуването в киловат{0}}часа дава приблизително:
174 kWh
За два часа теоретичната топлинна мощност е приблизително:
87 kW
Това е само изискването за процес-течно нагряване. Действителната инсталирана мощност трябва също така да компенсира топлинните загуби и неефективността на системата.
Поради това практическият дизайн може да изисква допълнителен капацитет над тази теоретична стойност.
Топлинните загуби не трябва да се третират като фиксиран процент
Прилагането на произволен коефициент на ефективност към всеки химически резервоар може да доведе до лоши резултати при оразмеряване.
Топлинните загуби зависят от действителните условия, включително:
Материал на стената на резервоара
Дебелина на изолацията
Околна температура
Повърхност на течността
Състояние на корицата
Тръбни връзки
Циркулационна система
Работна температура
Покритият и изолиран резервоар може да има относително ниски топлинни загуби, докато отворен резервоар, работещ в студена производствена зона, може да загуби значително повече топлина.
За точен избор на нагревателна плоча тези условия трябва да се оценят индивидуално.
Площта на нагревателната плоча има значение след като мощността е известна
След като бъде определена необходимата отоплителна мощност, отоплителната площ става следващият важен параметър.
Повърхностният топлинен поток е:
q″ = Q/A
Голямата площ на нагревателната плоча позволява необходимата мощност да бъде разпределена върху по-голяма повърхност.
Това може да намали локалната температура на повърхността и да подобри равномерността на температурата, особено когато химическият разтвор има ограничена циркулация.
| Етап на изчисление | Основна променлива | Инженерно предназначение |
|---|---|---|
| 1 | Течна маса | Установете термично натоварване |
| 2 | Специфична топлина | Определете енергията на градус |
| 3 | повишаване на температурата | Определете необходимото количество топлина |
| 4 | Време за нагряване | Преобразувайте енергията в мощност |
| 5 | Загуба на топлина | Правилен общ капацитет |
| 6 | Отоплителна площ | Топлинен поток на контролната повърхност |
| 7 | Тираж | Проверете практичния пренос на топлина |
Следователно изчислението трябва да продължи след крайната стойност на киловат.
Химическите свойства могат да променят резултата
Резервоар за химикали от 5000 литра не е непременно еквивалентен на 5000 литра вода.
Химическата концентрация може да повлияе на плътността и специфичната топлина. Вискозитетът също може да повлияе на циркулацията и преноса на топлина.
Например, концентриран химически разтвор може да изисква внимателен контрол на топлинния -поток, тъй като слабата конвекция може да създаде значителна температурна разлика близо до нагревателната плоча.
A PTFE нагревателна плочаможе да се има предвид, когато устойчивостта на корозия е основно изискване. Тъй като PTFE има относително ниска топлопроводимост в сравнение с металите, нагревателната площ и вътрешното разпределение на топлината трябва да бъдат включени в термичния дизайн.
Големите размери могат да създадат различен проблем
Инсталирането на значително по-голяма мощност от изчислената може да изглежда като осигуряваща допълнителна граница на безопасност.
Прекомерният капацитет обаче може да причини:
По-висок повърхностен топлинен поток
Превишаване на температурата
Кратки контролни цикли
По-голям термичен стрес
Повишена консумация на енергия при нормална работа
За голям резервоар от 5000 литра множеството нагревателни зони могат да осигурят по-добро решение. Високият капацитет може да се използва по време на студено стартиране, докато по-малко зони поддържат температура по време на стабилно производство.
Това осигурява по-голям контрол, без да принуждава цялата отоплителна система да работи непрекъснато на пълна мощност.
Изчислението трябва да съответства на производствените условия
Окончателната спецификация на нагревателната плоча трябва да вземе предвид най-малко:
5000 литра номинален обем + минимален работен обем + начална температура + целева температура + необходимо време за нагряване + действителни химични свойства + загуба на топлина + състояние на циркулация.
Това предотвратява дизайна да се базира само на размера на резервоара.
Следователно за 5000-литров резервоар за химикали правилната мощност на нагревателната плоча не е универсално число. Това е резултат от изчисляване на термично-натоварване, последвано от проверка на отоплителната площ, повърхностния топлинен поток, циркулацията и изискванията за контрол на температурата.
За проекти за подмяна или персонализирани нагревателни плочи, предоставянето на действителна концентрация на банята, температурен диапазон, целево-време за нагряване, състояние на изолация, скорост на циркулация и налични размери за инсталиране позволява крайната мощност и конфигурацията на-зона за отопление да бъдат съобразени много по-точно с реалните производствени условия.
