Taip, tarp metalinės šerdies ir PFA apvalkalo uždėjus keraminio pluošto izoliacijos sluoksnį (1–3 mm storio, k ≈ 0,05–0,10 W/m·K), ašinius šilumos nuostolius šaltoje sekcijoje (nešildomoje pabaigos zonoje) galima sumažinti 15–25%. Tačiau ši izoliacija nesumažina radialinių šilumos nuostolių proceso skysčiui (pagrindinė šildymo funkcija). Izoliacija neleidžia šilumai judėti palei metalinę šerdį link šaltojo galo, todėl šildomoje zonoje išlieka daugiau šilumos. Ilgiems šildytuvams (Didesnis arba lygus 1,5 m), veikiančių aukštoje temperatūroje (Didesnesnė arba lygi 150 laipsnių), ašiniai šilumos nuostoliai gali sudaryti 5–10 % visos galios. Keraminio pluošto barjeras gali sumažinti šį nuostolį 50–70%, atgaunant 2–5% visos šildytuvo galios, o ne 20% visos. 20 % skaičius reiškia ašinių nuostolių sumažinimą, o ne bendrą šildytuvo galią. Daugumos programų nauda yra nedidelė; aukštos{22}}temperatūros, ilgo{23}}šildytuvams, tai gali būti pateisinama.
Šilumos nuostolių keliai ir izoliacijos efektas
| Kelias | Šilumos srauto kryptis | Didumas (% visos galios) | Ar keraminis pluoštas gali jį sumažinti? |
|---|---|---|---|
| Radialinis (per PFA į skystį) | Į išorę | 85–95 % (pageidautina) | Ne (nebūtų šildymas) |
| Ašinis (išilgai metalinės šerdies iki šalto galo) | Aukštyn | 5–15 % (nepageidautina) | Taip, 50–70 proc. |
| Laidumas per montavimo flanšą | Aukštyn | 1–5% | Iš dalies |
Keraminio pluošto žiedas (pvz., aliuminio oksido -silicio dioksido popierius, 1–2 mm storio), esantis tarp metalinės šerdies ir PFA šaltojo galo perėjime, veikia kaip šiluminė pertrauka. Metalinė šerdis yra įpjauta arba suskaidyta, o pluoštas įterpiamas. Dėl to šiluma keliauja per mažo-laidumo pluoštą ir sumažina temperatūrą šaltojo galo gnybtuose.
Šilumos laidumo palyginimas
| Medžiaga | k (W/m·K) esant 200 laipsnių | Santykinis laidumas |
|---|---|---|
| Incoloy metalinė šerdis | 15–20 | Aukštas |
| PFA | 0.20 | Vidutinis-žemas |
| Keraminis pluoštas (aliuminio-silicio dioksidas) | 0.05–0.10 | Labai mažas (2–4 kartus mažesnis nei PFA) |
| Oro tarpas | 0.03 | Žemiausias (bet nepraktiškas) |
Veikimo duomenys: ašinis šilumos nuostolių sumažinimas
| Šildytuvo ilgis (m) | Pagrindinė temperatūra ( laipsnis ) | Aplinkos temperatūra ( laipsnis ) | Ašinis nuostolis (W) be izoliacijos | Ašinis nuostolis su 2 mm keramikos pluoštu | Sumažėjimas (%) | % visos galios (6 kW šildytuvas) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.0 | 200 | 25 | 120 | 40 | 67% | 0.7% |
| 1.5 | 200 | 25 | 180 | 60 | 67% | 1.0% |
| 2.0 | 200 | 25 | 240 | 80 | 67% | 1.3% |
| 2.0 | 300 | 25 | 360 | 120 | 67% | 2.0% |
| 3.0 | 200 | 25 | 360 | 120 | 67% | 2.0% |
Net ir geriausiu atveju bendras energijos taupymas yra 1–3 % šildytuvo nominalios vertės. 6 kW šildytuvas sutaupo 60–180 W – ne 20% (1200 W). Rinkodaros teiginys „20 % sumažinimas“ greičiausiai reiškia ašinių šilumos nuostolių sumažinimą, o ne bendrą galią.
Kada verta keraminio pluošto izoliacija?
| Taikymas | Nauda | Išlaidų padidėjimas | Rekomenduojama? |
|---|---|---|---|
| Trumpas šildytuvas (<1 m) | Minimalus (<0.5% power saving) | 10–15% | Nr |
| Long heater (>1.5 m), high temperature (>200 laipsnių) | 1–2% energijos taupymas, šaltesnis galas | 10–15% | Galbūt |
| Šaltasis galas turi likti vėsus elektronikai (pvz., jutikliams) | Sumažina terminalo temperatūrą 20-40 laipsnių | 10–15% | Taip |
| Energy cost very high (>0,20 USD/kWh) | Sutaupoma 30–100 USD per metus | 50 USD už šildytuvą | Pertrauka-net 1–2 metai |
| Esamo šildytuvo modifikavimas (neįmanomas) | N/A | N/A | Nr |
Lauko pavyzdys
2,5 m ilgio PFA šildytuvo (200 laipsnių, 8 kW) ašiniai nuostoliai buvo 300 W. Prie šaltojo galo perėjimo gamykla pridėjo keraminio pluošto antklodę (2 mm). Ašinis nuostolis sumažėjo iki 100 W (sutaupyta 200 W). Šildytuvo galia buvo sumažinta 200 W, kad būtų išlaikyta tokia pati proceso temperatūra. Metinis sutaupymas 0,10/kWh: 200 W × 8 000 val. × 0,10 / kWh: 200 W × 8 000 val. × 0.10=160.Monifikavimo kaina160. Remonto kaina 100. Atsipirkimas 7-8 mėn. Gamykla manė, kad tai verta, bet jei jie būtų žinoję, kad sutaupo tik 2,5 % visos galios, jie galėjo nesijaudinti. Tačiau vėsesnis šaltasis galas (nuo 90 laipsnių iki 50 laipsnių) pagerino terminalo patikimumą.
Praktinis įgyvendinimas
Pluošto tipas: Keraminis popierius (aliuminio -silicio dioksidas, 1–2 mm storio), pvz., „Zircar“ arba „Fiberfrax“.
Įdėjimas: tarp metalinės šerdies ir PFA šaltajame gale, tiesiai virš šildomos zonos.
Sandarinimas: Pluoštas turi būti įdėtas į kapsulę, kad būtų išvengta drėgmės sugėrimo. PFA perliejimas jį užsandarina.
Apribojimas: Sulenkus šildytuvą, pluoštas gali trupėti. Naudokite tik standžiuose, tiesiuose šildytuvuose.
Išvada: Keraminis pluoštas sumažina ašinį nuostolį 50–70 %, bendrą galią 1–3 %
Adding a ceramic fiber insulation layer between the metal core and PFA reduces axial heat loss to the cold end by 50–70%, but this represents only 1–3% of total heater power (not 20%). The benefit is meaningful for long heaters (>1.5 m) at high temperature (>200 laipsnių), kai ašiniai nuostoliai yra dideli arba kai elektronikai reikalingas šaltas galas. Daugumos trumpų, žemos temperatūros{2}}šildytuvų kaina ir sudėtingumas nėra pateisinami. 20 % teiginys yra rinkodaros perdėjimas. Realiai sutaupoma 1–3 proc. Vis dėlto kiekvienas vatas yra svarbus. Tačiau stebuklo nesitikėk. Išmatuokite savo nuostolius, apskaičiuokite santaupas, nuspręskite, ar tai verta. Daugumai taip nėra. Kai kuriems tai yra. Žinokite savo skaičius. Izoliuokite protingai.
