5000 litrų talpos cheminių medžiagų bakui gali prireikti labai skirtingo šildymo galios, priklausomai nuo pradinės temperatūros, tikslinės temperatūros, kaitinimo laiko ir šilumos nuostolių iš įrangos.
Naudojant tik rezervuaro tūrį kaitinimo plokštei pasirinkti, gali lengvai sumažėti šildymo galia arba perteklinė galia. Patikimesnis būdas yra pirmiausia apskaičiuoti reikiamą šiluminę apkrovą ir suderinti ją su tinkamu šildymo plotu ir paviršiaus šilumos srautu.
Didelėms cheminių medžiagų talpykloms centrinis inžinerinis balansas yragreitas temperatūros atkūrimas, palyginti su stabiliu ir efektyviu šildymu.
Pradėkite nuo pagrindinės šildymo formulės
Energiją, reikalingą proceso skysčio temperatūrai pakelti, galima apskaičiuoti pagal:
Q=mCpΔT
kur:
Q= reikalinga šiluminė energija
m= skysta masė
Cp= specifinė šiluminė talpa
ΔT= temperatūros padidėjimas
5000 litrų talpos bake, kuriame yra skysčio, kurio tankis artimas 1 kg/l, skysčio masė yra maždaug 5000 kg.
Jei temperatūra turi pakilti 30 laipsnių, reikalinga energija labai priklauso nuo tikrosios cheminio tirpalo savitosios šiluminės talpos.
Vanduo,{0}}kaip skysčiai, yra naudinga preliminari nuoroda, tačiau pramoniniams cheminiams sprendimams, kai tik įmanoma, turi būti naudojami faktiniai arba patvirtinti šiluminės{1}}savybės duomenys.
Šildymo laikas nustato reikalingą galią
Vien energija nenulemia šildymo plokštės nominalo.
Šildymo galią galima apskaičiuoti taip:
P = Q/t
kurtyra reikalingas šildymo laikas.
Pavyzdžiui, dideliam bakui, kurį galima šildyti kelias valandas, reikia daug mažiau sumontuotos galios nei tam pačiam bakui, kuris per vieną valandą turi pasiekti tikslinę temperatūrą.
Taip pat reikia įtraukti šilumos nuostolius:
Pviso=Pprocess + Ploss
Šiluma gali būti prarasta per bako sieneles, skysčio paviršių, vamzdynus, atramas ir aplinkinį orą.
Dėl to bloga izoliacija gali žymiai padidinti reikiamą šildymo plokštės talpą.
Supaprastinto skaičiavimo pavyzdys
Tarkime, 5 000 -litrų vandens tirpalas su:
Masė: 5000 kg
Savitasis karštis: apie 4,18 kJ/kg· laipsnis
Temperatūros padidėjimas: 30 laipsnių
Šildymo laikas: 2 valandos
Teorinis energijos poreikis yra:
Q=5 000 × 4,18 × 30=627 000 kJ
Perskaičiavus į kilovatvalandes{0}}, gaunama maždaug:
174 kWh
Per dvi valandas teorinė šildymo galia yra maždaug:
87 kW
Tai tik proceso{0}}skysčio šildymo reikalavimas. Faktinė instaliuota galia taip pat turi kompensuoti šilumos nuostolius ir sistemos neefektyvumą.
Todėl praktiniam projektui gali prireikti papildomų pajėgumų, viršijančių šią teorinę vertę.
Šilumos nuostoliai neturėtų būti traktuojami kaip fiksuotas procentas
Kiekvienai cheminių medžiagų talpyklai pritaikius savavališką efektyvumo koeficientą, gali būti prastų dydžio nustatymo rezultatų.
Šilumos nuostoliai priklauso nuo faktinių sąlygų, įskaitant:
Bako sienelės medžiaga
Izoliacijos storis
Aplinkos temperatūra
Skysčio paviršiaus plotas
Viršelio būklė
Vamzdynų jungtys
Cirkuliacijos sistema
Darbinė temperatūra
Uždengtas ir izoliuotas bakas gali turėti santykinai mažus šilumos nuostolius, o atviras rezervuaras, veikiantis šaltoje gamybos zonoje, gali prarasti žymiai daugiau šilumos.
Norint tiksliai parinkti kaitinimo plokštę, šias sąlygas reikia įvertinti atskirai.
Šildymo plokštės plotas yra svarbus, kai sužinoma apie galią
Įvertinus reikiamą šildymo galią, šildymo plotas tampa kitu svarbiu parametru.
Paviršiaus šilumos srautas yra:
q″ = Q/A
Didelis šildymo plokštės plotas leidžia paskirstyti reikiamą galią didesniam paviršiui.
Tai gali sumažinti vietinę paviršiaus temperatūrą ir pagerinti temperatūros vienodumą, ypač kai cheminio tirpalo cirkuliacija yra ribota.
| Skaičiavimo etapas | Pagrindinis kintamasis | Inžinerinis tikslas |
|---|---|---|
| 1 | Skysta masė | Nustatykite šiluminę apkrovą |
| 2 | Specifinė šiluma | Nustatykite energiją vienam laipsniui |
| 3 | Temperatūros kilimas | Apibrėžkite reikiamą šilumos kiekį |
| 4 | Šildymo laikas | Energiją paversti galia |
| 5 | Šilumos nuostoliai | Teisingas bendras pajėgumas |
| 6 | Šildymo zona | Valdykite paviršiaus šilumos srautą |
| 7 | Tiražas | Patikrinkite praktinį šilumos perdavimą |
Todėl skaičiavimas turėtų būti tęsiamas viršijant galutinę kilovatų vertę.
Cheminės savybės gali pakeisti rezultatą
5000 litrų talpos cheminių medžiagų bakas nebūtinai prilygsta 5000 litrų vandens.
Cheminė koncentracija gali turėti įtakos tankiui ir specifinei šilumai. Klampumas taip pat gali turėti įtakos cirkuliacijai ir šilumos perdavimui.
Pavyzdžiui, koncentruotam cheminiam tirpalui gali prireikti kruopštaus šilumos{0}}srauto valdymo, nes silpna konvekcija gali sukurti didelį temperatūros skirtumą šalia kaitinimo plokštės.
A PTFE šildymo plokštėgali būti svarstomas, kai atsparumas korozijai yra pagrindinis reikalavimas. Kadangi PTFE, palyginti su metalais, turi santykinai mažą šilumos laidumą, šildymo plotas ir vidinis šilumos paskirstymas turėtų būti įtraukti į šiluminį projektą.
Per didelis dydis gali sukelti kitokią problemą
Įdiegus daug daugiau galios nei apskaičiuota, gali atsirasti papildomos saugos atsargos.
Tačiau per didelis pajėgumas gali sukelti:
Didesnis paviršiaus šilumos srautas
Temperatūros viršijimas
Trumpi valdymo ciklai
Didesnis terminis stresas
Padidėjęs energijos suvartojimas normaliai veikiant
Didelės 5000 litrų talpos bako atveju kelios šildymo zonos gali būti geresnis sprendimas. Didelis pajėgumas gali būti naudojamas šalto paleidimo metu, tuo tarpu mažiau zonų palaiko temperatūrą stabilios gamybos metu.
Tai užtikrina didesnį valdymą, nepriverčiant visos šildymo sistemos nuolat veikti visu pajėgumu.
Skaičiavimas turi atitikti gamybos sąlygas
Galutinėje šildymo plokštės specifikacijoje reikėtų atsižvelgti bent į:
5000 litrų vardinis tūris + minimalus darbinis tūris + pradinė temperatūra + tikslinė temperatūra + reikalingas šildymo laikas + faktinės cheminės savybės + šilumos nuostoliai + cirkuliacijos būklė.
Tai neleidžia projektuoti vien tik rezervuaro dydžiu.
Todėl 5 000 -litrų cheminių medžiagų bako šildymo plokštės galia nėra universalus skaičius. Tai yra šiluminės -apkrovos skaičiavimo, po kurio patikrintas šildymo plotas, paviršiaus šilumos srautas, cirkuliacija ir temperatūros valdymo reikalavimai, rezultatas.
Keičiant ar pasirinktinius šildymo plokščių projektus, nurodant faktinę vonios koncentraciją, temperatūros diapazoną, šildymo-laiką, izoliacijos būklę, cirkuliacijos greitį ir galimus įrengimo matmenis, galutinė galia ir šildymo{1}}zono konfigūracija gali būti daug labiau suderinta su realiomis gamybos sąlygomis.
