도금 공장에서는 비절연 강철 탱크의 PTFE 침지 히터를 이전과 동일한 계산을 사용하여 크기가 지정된 히터로 교체했습니다. 새 히터는 정확한 전력량을 제공했지만 탱크가 설정값에 도달하는 데 시간이 더 오래 걸렸고 생산 중에 히터가 계속 작동했습니다. 탱크는 2년 전에 단열 처리되었지만 유지 관리 프로젝트 중에 단열재가 제거되었으며 다시 설치되지 않았습니다. 열 손실이 증가했고 이제 히터의 크기가 실제 부하에 비해 부족했습니다.
탱크 단열재는 필요한 PTFE 침지 히터 전력량에 직접적인 영향을 미칩니다. 비단열 탱크는 단열 탱크보다 5~10배 더 높은 속도로 벽을 통해 열을 잃습니다. 히터는 설정값을 유지하기 위해 손실된 열을 대체해야 합니다.
단열재가 열 손실을 줄이는 방법
탱크 벽을 통한 열 손실은 수조와 주변 공기 사이의 온도 차이, 벽 표면적, 벽과 단열재의 열 저항에 따라 달라집니다. 단열재는 열 저항을 추가하여 주어진 온도 차이에 대한 열 손실을 줄입니다.
20도 실내의 60도 강철 탱크 벽의 경우 단열재가 없는 열 손실은 약 200~300W/m²입니다. 50mm 단열재를 사용하면 손실이 20~40W/m²로 떨어집니다. 100mm에서는 10~20W/m²로 떨어집니다.
| 절연체 두께 | 60도에서의 벽 열 손실 | 상대 손실 | 연간 에너지 비용(100m²) |
|---|---|---|---|
| 없음 | 200–300 W/m² | 1.0× | $12,000–18,000 |
| 25mm | 50–80 W/m² | 0.25× | $3,000–4,800 |
| 50mm | 20–40 W/m² | 0.12× | $1,200–2,400 |
| 75mm | 12–25 W/m² | 0.08× | $720–1,500 |
| 100mm | 8–15 W/m² | 0.05× | $480–900 |
60도 욕조의 단열재 두께에 따른 벽체 열 손실 및 에너지 비용
단열재가 필요한 전력량을 변경하는 방법
히터는 벽과 표면을 통해 손실된 열을 대체하고 들어오는 작업물을 가열할 수 있을 만큼 충분한 전력을 공급해야 합니다. 탱크가 절연되지 않은 경우 벽 손실이 더 높고 히터도 더 커야 합니다.
100m²의 젖은 표면과 60도의 2,000리터 탱크의 경우 단열재가 없는 벽 손실은 20~30kW입니다. 50mm의 단열재를 사용하면 손실이 2~4kW로 떨어집니다. 차이점은 히터가 공급해야 하는 가열 용량이 18~26kW입니다.
| 탱크 용량 | 젖은 표면 | 비절연 벽 손실 | 절연 벽 손실(50mm) | 추가 히터 용량 필요 |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 50 m² | 10~15kW | 1~2kW | 9~13kW |
| 1,500 L | 75 m² | 15~23kW | 1.5~3kW | 13~20kW |
| 2,000 L | 100 m² | 20~30kW | 2~4kW | 18~26kW |
| 3,000 L | 150 m² | 30~45kW | 3~6kW | 27~39kW |
비단열 탱크에 필요한 벽 열 손실 및 추가 히터 용량
표면 손실에 미치는 영향
표면 손실은 증발과 복사를 통해 발생합니다. 60도에서 개방된 탱크 표면은 300~500W/m²를 손실합니다. 플로팅 볼 블랭킷이나 탱크 커버를 사용하면 손실을 60~70% 줄일 수 있습니다.
1.5m² 표면의 2,000리터 탱크의 경우 개방 표면 손실은 450~750W입니다. 덮개를 사용하면 손실이 135~225W로 떨어집니다. 차이는 가열 용량 315~525W입니다.
절연 및 히터 크기
히터의 크기는 탱크의 실제 열 손실에 맞춰야 합니다. 탱크가 단열되어 있으면 히터가 더 작아질 수 있습니다. 탱크가 절연되지 않은 경우 히터는 더 커야 합니다.
실용적인 접근 방식은 실제 단열 조건에 대한 열 손실을 계산하고 해당 부하에 대한 히터 크기와 생산 부하에 대한 여유를 더하는 것입니다. 단열 탱크에 적합한 크기이지만 비단열 탱크에 설치된 히터는 크기가 작아서 지속적으로 작동합니다.
단열재가 와트 밀도 요구 사항을 변경하는 경우
단열재를 추가하면 열 손실이 줄어들어 필요한 전력량이 줄어듭니다. 그러나 단열재는 히터 표면 온도에도 영향을 미칩니다. 사용 가능한 공간 내에서 감소된 전력량을 전달하려면 더 높은 와트 밀도에서 작동하는 더 작은 히터가 필요할 수 있습니다. 와트 밀도가 높을수록 표면 온도가 상승하고 성능 저하가 가속화됩니다.
최적은 탱크를 단열하고 표면적이 크고 와트 밀도가 낮은 히터를 지정하는 것입니다. 단열재는 전력 요구 사항을 줄이고 넓은 표면적은 와트 밀도를 낮게 유지합니다.
표준 히터가 절연 조건을 충족할 수 없는 경우
단열재가 손상되거나 누락된 탱크에는 원래 사양보다 더 큰 히터가 필요한 경우가 많습니다. 넓은 표면적, 낮은 와트 밀도 및 흐름-최적화된 위치를 갖춘 맞춤형 PTFE 침지 히터 구성은 소형화의 근본 원인을 해결합니다. 사양 프로세스에는 탱크 크기, 절연 조건, 작동 온도 및 필요한 전력량이 필요합니다. 단열 조건이 다양한 시설의 경우 이 애플리케이션{4}}별 접근 방식을 통해 히터가 실제 열 손실과 일치하도록 보장합니다.
