Как да оразмерите PTFE нагревател за резервоар с изключително високи загуби от изпарение?
Остави съобщение
Значително количество енергия се губи от горещ технологичен резервоар, който тихо димя на хладно работно място. Тази енергия се губи не само през стените на резервоара, но по-скоро директно в околния въздух като водна пара. Енергията, необходима за превръщане на течността в пара, често надвишава всички други топлинни загуби при оразмеряване на PTFE нагревател за такава система. Изпарението се превръща в основния поглътител на топлина в много-високотемпературни химически резервоари и трябва да се вземе предвид при избора на нагревател.
За резервоар, който изпарява, е необходим нагревател с размера на скритата енергия в тези облаци. Въпреки привидно достатъчната инсталирана мощност, пренебрегването на загубите от изпарение често води до система, която никога не достига работна температура.
Защо загубата на топлина в горещи резервоари се дължи най-вече на изпарение
Температури над 50–60 градуса са често срещани в индустриалните резервоари, използвани за химическа обработка, покритие, ецване, почистване и повърхностна обработка. Изпарението се ускорява при тези температури.
Изпарението е много по-агресивен метод за отнемане на енергия от проводимите топлинни загуби през изолирани стени. Скритата топлина на изпаряване е значително количество топлинна енергия, която се губи с всеки килограм течност, която се превръща в пара.
Скритата енергийна цена на образуването на пара
Латентната топлина на изпарение за водни-разтвори е приблизително:
2260 kJ/kg2260\\ \\mathrm{kJ/kg}2260 kJ/kg
Енергията, необходима за превръщане на течната вода в пара без допълнително повишаване на температурата, е показана на тази фигура.
Значителна непрекъсната нужда от топлина се създава дори от привидно ниски скорости на изпарение.
Например:
Около 0,6 kW топлина непрекъснато се отделя чрез изпаряване на един литър вода на всеки час.
Силният въздушен поток и високите температури могат да накарат по-големите индустриални резервоари да изпарят няколко литра на час.
Няколко киловата непрекъснати топлинни загуби могат да бъдат представени от тежки парни струи.
Енергийният бюджет физически се изнася от технологичния резервоар от изпаряващите се пари.
Разбиране на високи загуби от изпарение при оразмеряване на PTFE нагревател
Идеята зад оразмеряването на PTFE нагревател с големи загуби от изпарение е да се определи точно истинското топлинно натоварване на резервоара за поддръжка.
Натоварване при поддръжка спрямо натоварване-нагоре
Оразмеряването на нагревател на резервоара често изисква две различни изчисления:
Първоначална мощност за загряване
Мощност за текуща поддръжка
Тежестта на поддръжката се превръща в най-предизвикателния проблем при много инсталации на отворен-резервоар.
По време на стартиране системата може успешно да загрее резервоара, но тъй като изпарението се стабилизира по време на производството, тя може да не е в състояние да поддържа температурата.
Този проблем е много лош в:
Резервоари за киселина, които са отворени
Системи с топло изплакване
Бани за ецване
Резервоари за ецване
Линии за почистване
Агресивни резервоари за изсмукване на дим
Защо топлината се губи толкова много в отворените резервоари
Тъй като по-топлите течни молекули е по-вероятно да избягат от повърхността, изпарението се повишава рязко с температурата.
Площта е важна
Площта на откритата повърхност на течността е пряко свързана със загубата от изпарение.
Тъй като повече течна повърхност е изложена на движение на въздуха, широките плитки резервоари често губят повече енергия от тесните дълбоки резервоари, работещи при същата температура.
Изпарението се ускорява от въздушния поток
Въпреки че са от решаващо значение за безопасността и спазването на законите, системите за изсмукване на дима могат значително да увеличат изпарението.
Генерирането на пари се ускорява от постоянното преминаване на въздух през повърхността на резервоара, което премахва влажния въздух и го заменя с по-сух въздух.
Сред значимите въздействащи фактори са:
Скорост на въздуха
Относителната влажност
Температура на течността
Геометрия на резервоара
Турбуленция на повърхността
Конфигурация на аспиратора
Вместо да се използват директни теоретични изчисления, оценките на изпарението често се получават от емпирични таблици, листове с данни за процеса или минал експлоатационен опит на инсталацията.
Защо е необходима много по-малко мощност на нагревателя за покрити резервоари
Намаляването на количеството открита повърхност на течността е един от най-лесните начини за намаляване на търсенето на нагревател.
Капаци на резервоари и плаващи капаци
Загубите от изпарение могат да бъдат значително намалени чрез използване на изолиран капак или плаващ капак.
Предимствата се състоят от:
Намалена нужда от мощност на нагревателя
Намалена употреба на химикали
Повишена стабилност на температурата
намалена влажност в офиса
Намалете нуждата от вентилация
По-ниски оперативни разходи
Покритият резервоар често се нуждае само от половината или една-трета от отоплителния капацитет, необходим на непокрита система, работеща при същата температура.
Оразмеряването на най-лошия-случай е от решаващо значение
При оразмеряването на нагревателя винаги трябва да се вземат предвид най-лошите-случаи на отворен-резервоар, при които капаците не могат да бъдат осигурени по време на работа.
Ако операторите оставят резервоара открит по време на производството, нагревател, който е предназначен само за частично покрита работа, може да се бори непрекъснато.
Един често срещан признак за подценени загуби от изпарение е постоянната невъзможност за достигане на зададената температура.
Ограничения за проектиране на PTFE нагреватели
За да подобрят изходната мощност на компактен нагревател, дизайнерите често се изкушават да увеличат агресивно плътността на ватовете поради високите загуби от изпарение.
Този метод повдига сериозни проблеми с надеждността на PTFE потопяеми нагреватели.
Плътността във ватите трябва да остане в границите на PTFE
Повърхностите на PTFE нагревателите трябва да функционират в рамките на безопасни температурни диапазони, за да се предотврати:
Прегряване на обвивката
Разграждане на полимери
по-кратък експлоатационен живот
Прегряване в определена област
Ранен провал
Необходимата повърхност на нагревателя трябва да нараства заедно с общата мощност на нагревателя.
Обикновено това означава:
По-големи геометрии на нагревателя
Удължени периоди на потапяне
Няколко банки нагреватели
Елементи на паралелен нагревател
за разлика от единична малка единица с-висока плътност.
Няколко фактора повишават надеждността
Множество PTFE нагревателни елементи с по-ниска{0}}плътност често са по-ефективни в големи отворени резервоари със значителни загуби от изпарение.
Ползите се състоят от:
Подобрено разпределение на топлината
Намалено повърхностно натоварване
Подобрено резервиране
По-лесна поддръжка
Намалено локализирано кипене
Стабилната циркулация на флуида около повърхностите на нагревателя е друго предимство на това устройство.
Визуалните индикатори често показват недостатъчно отопление
Наблюдаването на резервоара е едно от най-практичните прозрения в приложенията за оразмеряване на PTFE нагревател с високи загуби на изпарение.
Голяма загуба на енергия се показва от силна пара
Непрекъснатото отнемане на енергия се демонстрира директно от видими облаци от пара.
Следват индикатори, че изпарението контролира топлинния товар:
Парна струя, която винаги се вижда
Бавно възстановяване на температурата
Нагревателят винаги работи.
Не може да се запази зададената точка
Висока консумация на електроенергия
Нестабилна температура по време на промени във вентилацията
Почти винаги е необходима по-голяма мощност за поддръжка за силно димящ резервоар, отколкото беше първоначално изчислено въз основа единствено на загубите в стените или обема на течността.
Икономика на процеса за контрол на изпарението
Инсталирането на по-големи нагреватели не винаги е толкова-рентабилно, колкото намаляването на изпарението.
Икономии на химикали и енергия
Намалените скорости на изпарение водят до:
Търсене на електрическо отопление
Изисквания за подмяна на водата
Изтеглете-от химикалите
Загуба на киселина
Консумация на енергия за вентилация
В отопляемите химически системи контролът на изпарението често се превръща както в стратегия-за управление на енергията, така и в-мярка за подобряване на качеството на процеса.
Заключение
Отворените,{0}}температурни технологични резервоари изискват стратегии за оразмеряване на нагревателя, фокусирани основно върху загубите от изпарение, а не върху прости изчисления на обема на течността. Над приблизително 60 градуса, латентната топлина, отнесена от парите, може лесно да доминира над общата необходима топлина за поддръжка.
Пренебрегването на този скрит радиатор често води до хронично недогряване, нестабилни температури на процеса и непрекъсната работа на нагревателя, без да се достигне желаната зададена точка. Поради това правилното оразмеряване на PTFE нагревател за приложения с високи загуби на изпарение изисква внимателна оценка на повърхността на резервоара, условията на въздушния поток, работната температура и в най-лошия{1}}случай отворен-резервоар.
Тъй като PTFE нагревателите трябва да останат в границите на безопасна плътност на вата, увеличаването на общия капацитет на нагряване обикновено изисква по-голяма площ на нагревателя или множество нагревателни елементи, а не по-високо повърхностно натоварване.
В много промишлени системи най-видимият поток от отпадъци-издигащият се стълб пара над резервоара-осигурява най-ясната индикация къде точно отива топлинната енергия.
