Šilumos apkrova, kuri apibrėžia paviršiaus plotą
Pirmasis žingsnis nurodant individualų PTFE šilumokaitį 3000 litrų beelektriniam nikelio bakui yra apskaičiuoti faktinę šilumos apkrovą. Šilumos apkrovą sudaro trys komponentai: rezervuaro šilumos nuostoliai, ruošinio šilumos apkrova ir šiluma, reikalinga palaikyti vonios temperatūrą prieš reakciją.
Talpyklos šilumos nuostoliai priklauso nuo rezervuaro paviršiaus ploto, izoliacijos ir temperatūros skirtumo tarp vonios ir aplinkos oro. 3000 -litrų bako, kurio paviršiaus plotas yra 8 m², izoliacijos R vertė 2,0 m²·K/W, o vonios temperatūra 90 laipsnių 25 laipsnių aplinkos temperatūroje, šilumos nuostoliai yra maždaug 1,5 kW.
Ruošinio šiluminė apkrova priklauso nuo ruošinių masės, medžiagos savitosios šilumos ir temperatūros kilimo. Gaminant 200 kg/h plieninių ruošinių, įkaitintų nuo 25 laipsnių iki 90 laipsnių, šiluminė apkrova yra maždaug 3,8 kW.
Reakcijos šiluma priklauso nuo dengimo greičio ir reakcijos šilumos. Beelektrinėje nikelio vonioje, kuri nusėda 10 μm/h ant 5 m² paviršiaus ploto, reakcijos šiluma yra maždaug 0,5 kW.
Bendra šiluminė apkrova yra apie 5,8 kW. Šilumos apkrovos komponentų neapibrėžtumui rekomenduojama 25 % projektinė riba, todėl projektinė šilumos apkrova yra 7,3 kW.
Paviršiaus plotas, atitinkantis šilumos srauto ribą
Paviršiaus plotas nustatomas pagal šilumos apkrovą ir šilumos srauto ribą. Naudojant beelektrinį nikelį, šilumos srauto riba yra 0,8–1,0 W/cm², kad vamzdžio sienelės temperatūra būtų žemesnė už vonios skilimo slenkstį.
Esant projektinei 7,3 kW šilumos apkrovai ir 0,9 W/cm² šilumos srautui, reikalingas paviršiaus plotas yra 8,1 m². Paviršiaus plotas turi būti suapvalintas iki artimiausio standartinio dydžio, kuris sudaro 9 m².
Paviršiaus plotas lemia vamzdžių skaičių ir pluošto matmenis. Vamzdžiui, kurio išorinis skersmuo yra 9,5 mm ir sienelės storis 0,7 mm, paviršiaus plotas vienam vamzdžio metrui yra 0,0298 m²/m. 9 m² ploto bendras vamzdžio ilgis yra maždaug 302 m.
Vamzdžio geometrija, tinkanti bakui
Vamzdžio geometrija turi atitikti bako matmenis ir užtikrinti reikiamą paviršiaus plotą. 3000 litrų talpos bakas paprastai yra 1,5 m ilgio, 1,2 m pločio ir 1,5 m gylio. Šilumokaitis turi tilpti bake, netrukdydamas ruošiniams ar maišymui.
Įprasta tokio dydžio bako konfigūracija yra horizontalus ritės pluoštas, išdėstytas išilgai vienos sienos. Ryšulio ilgis 1,2 m, plotis 0,3 m, aukštis 0,8 m. Šio pluošto vamzdžių skaičius yra maždaug 60 vamzdžių, kurių ilgis yra 5 m, o bendras vamzdžio ilgis yra 300 m, o paviršiaus plotas - 8,9 m².
Atstumas tarp vamzdžių turi būti 1,5–2,0 karto didesnis už išorinį vamzdžio skersmenį, kad maišymo srautas galėtų prasiskverbti į ryšulį. 9,5 mm vamzdžio atstumas yra 14–19 mm.
Vamzdžio medžiaga ir sienelės storis
Vamzdžio medžiaga beelektriniam nikeliui turi būti užpildytas PTFE junginys, kurio šilumos laidumas yra 0,4–0,5 W/m·K. Užpildytas mišinys sumažina vamzdžio sienelės temperatūrą tam pačiam šilumos srautui, o tai sumažina vonios skilimo riziką.
Sienelės storis turi būti 0,6–0,8 mm. Plonesnė sienelė sumažina šiluminę varžą ir sienos temperatūrą, tačiau taip pat sumažina mechaninį stiprumą ir atsparumą tvarkymui. 0,7 mm sienelė užtikrina pusiausvyrą tarp šiluminių savybių ir mechaninio patvarumo.
Ryšio ir palaikymo dizainas
Jungtys turi būti pritaikytos proceso srautui ir slėgio kritimui. Esant 15 m³/h srautui ir 30 kPa slėgio kritimo ribai, jungties dydis yra 2 coliai. Jungtys turi būti aptrauktos didelio{5}}atkūrimo tarpikliais, kad atitiktų šiluminį ciklą.
Atramos konstrukcija turi leisti vamzdžio pluoštui laisvai išsiplėsti ir susitraukti kintant temperatūrai. Slankios atramos arba lanksčios jungtys prie vamzdžio lakšto neleidžia dėl šiluminio plėtimosi įtempti vamzdžius ir vamzdžio lakštą.
Kontrolės ir stebėsenos nuostatos
Valdymo nuostatose turėtų būti temperatūros jutiklis šilumokaičio išleidimo angoje ir temperatūros jutiklis dengimo zonoje. Skirtumas tarp dviejų jutiklių rodo šilumos perdavimo efektyvumą ir užsiteršimo greitį.
Slėgio kritimo jutiklis per šilumokaitį rodo srauto pasipriešinimą ir užsiteršimo greitį. Srauto jutiklis rodo proceso srauto greitį ir šilumos perdavimo efektyvumą.
Valdymo sistema turi palaikyti vonios temperatūrą ±1 laipsnio ribose. Norint griežtai kontroliuoti temperatūrą, rekomenduojamas PID valdiklis su išvestiniu veikimu.
Specifikacijų kontrolinis sąrašas
Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinami individualaus PTFE šilumokaičio, skirto 3000 litrų beelektriniam nikelio bakui, specifikacijų parametrai.
| Parametras | Specifikacija | Pagrindas |
|---|---|---|
| Šilumos apkrova | 7,3 kW | Apskaičiuota su 25% marža |
| Paviršiaus plotas | 9 m² | Šilumos apkrova padalinta iš šilumos srauto ribos |
| Šilumos srautas | 0,9 W/cm² | Vonios irimo slenkstis |
| Vamzdžio išorinis skersmuo | 9,5 mm | Standartinis dydis, geras paviršiaus plotas vienam tūriui |
| Vamzdžio sienelės storis | 0,7 mm | Šiluminės ir mechaninės pusiausvyra |
| Vamzdžio medžiaga | Užpildytas PTFE | Žemesnė sienų temperatūra |
| Vamzdžių skaičius | 60 | Paviršiaus plotas padalintas iš vamzdžio ilgio |
| Vamzdžio ilgis | 5 m | Talpyklos matmenys |
| Rinkinio matmenys | 1.2 m × 0.3 m × 0.8 m | Talpyklos matmenys |
| Vamzdžių atstumas | 1,8 × OD | Maišymo srauto įsiskverbimas |
| Ryšio dydis | 2 colių | Srauto greitis ir slėgio kritimas |
| Ryšio tipas | Flanšinis | Apgyvendinimas terminiais dviračiais |
| Tarpiklio medžiaga | Išplėstas PTFE | Didelis atsigavimas |
| Paramos tipas | Slydimas | Šiluminis plėtimasis |
| Temperatūros jutikliai | Išleidimo ir dengimo zona | Veiklos stebėjimas |
| Slėgio kritimo jutiklis | Skersai šilumokaičio | Užteršimo stebėjimas |
| Srauto jutiklis | Proceso pusė | Srauto greičio stebėjimas |
| Valdymo sistema | PID su išvestine | ±1 laipsnio temperatūros reguliavimas |
Išlaidų sąmata
Pasirinktinio PTFE šilumokaičio kaina 3000 litrų belaidžio nikelio bakui priklauso nuo paviršiaus ploto, vamzdžio medžiagos ir prijungimo bei valdymo nuostatų. 9 m² įrenginio su užpildytais PTFE vamzdžiais, flanšinėmis jungtimis ir temperatūros bei slėgio jutikliais kapitalo sąnaudos yra maždaug 28 000–35 000 USD.
Metinės priežiūros išlaidos yra maždaug 2 000–3 000 USD, įskaitant valymą, tarpiklių keitimą ir jutiklio kalibravimą. Tinkamai prižiūrint, tarnavimo laikas yra 8–12 metų.
Palyginimas su standartiniu vienetu
Standartinio katalogo įrenginio, skirto tai pačiai paskirčiai, paviršiaus plotas gali būti 6 m², o šilumos srautas – 1,2 W/cm². Didesnis šilumos srautas padidina vamzdžio sienelės temperatūrą ir vonios skilimo riziką. Standartinį įrenginį gali reikėti valyti kas 6–8 savaites, o pasirinktinį įrenginį – kas 12–16 savaičių.
Pasirinktinis vienetas turi didesnes kapitalo sąnaudas, maždaug 30 000 USD, palyginti su 22 000 USD standartiniu vienetu. Tačiau pasirinktinis įrenginys turi mažesnes priežiūros išlaidas ir ilgesnį tarnavimo laiką, o tai sumažina bendras nuosavybės išlaidas per 8–12 metų tarnavimo laiką.
Individualaus dizaino specifikacijos parametrai
Įrangos inžinieriai, nurodantys individualų PTFE šilumokaitį 3000 litrų beelektriniam nikelio bakui, turėtų patvirtinti šiuos parametrus tiekėjui.
Talpyklos matmenys.Nurodykite rezervuaro ilgį, plotį ir gylį bei laisvą vietą šilumokaičiui.
Šilumos apkrova.Nurodykite apskaičiuotą šilumos apkrovą ir projektinę ribą.
Paviršiaus plotas.Nurodykite paviršiaus plotą pagal šilumos apkrovą ir šilumos srauto ribą.
Šilumos srautas.Nurodykite didžiausią leistiną šilumos srautą pagal vonios skilimo slenkstį.
Vamzdžio geometrija.Nurodykite vamzdžio išorinį skersmenį, sienelės storį ir ilgį.
Vamzdžio medžiaga.Nurodykite vamzdžio medžiagą pagal šilumos laidumą ir cheminį suderinamumą.
Vamzdžių atstumas.Nurodykite vamzdžių atstumą pagal maišymo srautą ir užsiteršimo potencialą.
Ryšio dydis ir tipas.Nurodykite jungties dydį ir tipą pagal srautą ir šiluminį ciklą.
Pagalbinis dizainas.Nurodykite atramos konstrukciją, kad atitiktų šiluminį plėtimąsi.
Kontrolė ir stebėjimas.Nurodykite temperatūros, slėgio ir srauto jutiklius bei valdymo sistemą.
Individualaus dizaino suderinimas su bako ir proceso reikalavimais
Pasirinktinis PTFE šilumokaitis 3000 litrų beelektriniam nikelio bakui turėtų būti nurodytas atsižvelgiant į faktinę šilumos apkrovą, faktinius bako matmenis ir faktinius vonios stabilumo reikalavimus. Paviršiaus plotas, vamzdžio geometrija, vamzdžio medžiaga ir jungties konstrukcija turi atitikti konkretų įrenginį.
Pasirinktinis dizainas užtikrina mažesnį šilumos srautą, žemesnę vamzdžio sienelės temperatūrą ir ilgesnį valymo intervalą nei standartinis įrenginys. Didesnes kapitalo sąnaudas kompensuoja mažesnės priežiūros išlaidos ir ilgesnis tarnavimo laikas per 8–12 metų.
Beelektrinio nikeliavimo įrenginių, vertinančių PTFE šilumokaičio galimybes, individualus dizainas turėtų būti nurodytas pirkimo dokumentuose ir patikrintas pradedant eksploatuoti. Gamintojo pateikta numatytoji konfigūracija gali neatitikti tikrųjų rezervuaro ir proceso reikalavimų, todėl našumas gali būti mažesnis nei tikėtasi.
Įrangos inžinieriai ir pirkimo specialistai, vertinantys PTFE šilumokaičio specifikacijas beelektriniam nikeliui ar kitai temperatūrai -jautriai paslaugai, gali paprašyti projekto peržiūros, apimančios bako matmenis, šilumos apkrovą, paviršiaus plotą, šilumos srautą, vamzdžių geometriją, vamzdžių medžiagą ir valdymo nuostatas, kad įsitikintų, jog įrenginys atitinka faktinius įrenginio bako ir proceso reikalavimus.
