2,000-리터 크롬산 아노다이징 탱크용 대체 PTFE 침지 히터의 크기를 결정하는 금속 마감 공장이 필요했습니다. 욕조는 55도에서 작동했고, 공장은 20도에서 4시간의 가열 시간이 필요했습니다. 기존 히터의 크기가 작아서 최대 생산 기간 동안 탱크가 설정값에 도달하지 못했습니다. 유지보수 팀은 교체품을 주문하기 전에 정확한 전력을 계산해야 했습니다.
크롬산 탱크용 PTFE 침지 히터 크기를 결정하려면 가열 부하, 유지 관리 부하, 안전한 와트 밀도에 필요한 표면적이라는 세 가지 계산이 필요합니다. 각 계산은 수조 화학, 탱크 크기 및 작동 조건에 따라 달라집니다.
1단계: 열-상승 부하 계산
가열- 부하는 원하는 시간에 수조를 주변 온도에서 설정 지점까지 올리는 데 필요한 에너지입니다. 공식은 kW=(리터 × ΔT × Cp × 밀도) / (3600 × 시간)입니다.
밀도가 1,150kg/m³이고 비열이 3.75kJ/kg·K인 2,000-리터 크롬산욕의 경우 4시간 안에 20도에서 55도까지 가열하려면 약 23kW가 필요합니다. 가열 중 손실에 대해 20%를 추가하면 28kW가 됩니다.
| 탱크 용량 | 온도 상승 | 난방-가동 시간 | 가열-부하 증가 | 20% 손실 마진 |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 35도 | 4시간 | 11.5kW | 14kW |
| 1,500 L | 35도 | 4시간 | 17.2kW | 21kW |
| 2,000 L | 35도 | 4시간 | 23.0kW | 28kW |
| 2,500 L | 35도 | 4시간 | 28.7kW | 34kW |
| 3,000 L | 35도 | 4시간 | 34.5kW | 41kW |
1,150kg/m³ 및 3.75kJ/kg·K에서 크롬산 용액의 가열{0}부하
2단계: 유지 관리 부하 계산
유지 관리 부하는 지속적인 손실에 대비하여 설정값을 유지하는 데 필요한 에너지입니다. 55도에서 2,000리터 탱크의 경우 벽 손실은 1.5~2.5kW, 표면 손실은 0.8~1.5kW, 생산 부하는 1~3kW입니다. 총 유지보수 부하는 3.3~7.0kW입니다.
히터의 크기는 가열-부하 또는 유지 관리 부하에 맞게 조정되어야 합니다. 이 탱크의 경우 가열-부하가 28kW로 더 큽니다.
3단계: 필요한 표면적 계산
표면적은 와트수와 크롬산의 안전한 와트 밀도에 따라 달라집니다. 55도 크롬산의 PTFE 침지 히터의 경우 안전한 와트 밀도는 1.0–1.2 W/cm²입니다.
1.0W/cm²에서 28kW 듀티의 경우 필요한 표면적은 28,000cm²입니다. 외피 직경이 50mm인 단일 직선 히터에는 일반 탱크보다 훨씬 긴 17,834mm의 가열 길이가 필요합니다-. 멀티{10}}패스 구성이나 여러 히터가 필요합니다.
| 와트수 | 안전한 와트 밀도 | 필요한 표면적 | 50mm 외장에서 가열 길이 | 멀티-패스 구성 |
|---|---|---|---|---|
| 15kW | 1.0W/cm² | 15,000cm² | 9,554mm | 6회 패스 × 1,592mm |
| 20kW | 1.0W/cm² | 20,000cm² | 12,739mm | 8패스 × 1,592mm |
| 25kW | 1.0W/cm² | 25,000cm² | 15,924mm | 10회 통과 × 1,592mm |
| 28kW | 1.0W/cm² | 28,000cm² | 17,834mm | 12패스 × 1,486mm |
| 30kW | 1.0W/cm² | 30,000cm² | 19,108mm | 12패스 × 1,592mm |
1.0W/cm²의 크롬산에 대한 표면적 및 다중{0}}패스 구성 요구사항
4단계: 담금 깊이 및 탱크 적합성 확인
히터는 탱크에 꼭 맞아야 하며 최소 액체 수위에 완전히 잠겨 있어야 합니다. 1,500 × 1,200 × 1,100mm 크기의 2,000-리터 탱크의 사용 가능한 가열 길이는 약 800~900mm입니다. 각각 1,486mm의 12개 패스가 있는 멀티 패스 히터는 단일 탱크에 들어갈 수 없습니다.
실용적인 해결책은 탱크 주변에 분산된 여러 히터를 사용하는 것입니다. 1.0W/cm²에서 각각 10kW의 히터 3개는 총 30kW를 제공합니다. 각 히터에는 사용 가능한 공간에 맞는 다중-패스 구성이 있습니다.
5단계: 와트 밀도 및 표면 온도 확인
와트 밀도는 총 와트수와 총 표면적을 통해 계산됩니다. 28kW 및 28,000cm²의 경우 와트 밀도는 1.0W/cm²입니다. 55도에서 적당히 교반된 크롬산욕에서 1.0W/cm²에서 표면 온도는 약 75~80도입니다. 이는 PTFE의 안전한 범위 내에 있습니다.
계산된 표면 온도가 85도를 초과하면 와트 밀도가 감소하고 표면적이 증가해야 합니다.
표준 히터가 전력 및 표면적 요구 사항을 충족할 수 없는 경우
가열 부하가 높은 대형 크롬산 탱크는-화학 분야에서 요구하는 낮은 와트 밀도의 표준 PTFE 침지 히터를 수용할 수 없는 경우가 많습니다. 다중 히터, 넓은 표면적 및 낮은 와트 밀도를 갖춘 맞춤형 PTFE 침지 히터 구성은 전력 및 표면적 불일치의 근본 원인을 해결합니다. 사양 프로세스에는 탱크 용량, 수조 화학, 작동 온도, 가열-시간 목표 및 필요한 전력량이 필요합니다. 대형 크롬산 탱크가 있는 시설의 경우, 이 애플리케이션별 접근 방식은-히터가 안전한 표면 온도에서 필요한 전력을 전달하도록 보장합니다.
