Isprekidana kemijska obrada stvara drugačiji problem grijanja od kontinuiranog rada. PTFE uronjeni grijač može ostati neupotrebljen nekoliko sati, a zatim će se morati brzo zagrijati kemijsku kupelj prije sljedeće proizvodne serije. Ponovljeno pokretanje, isključivanje, oporavak temperature i promjene razine-tekućine mogu više opteretiti sustav grijanja nego stabilan rad.
Ključno pitanje nije samo kolika je snaga grijača dostupna. Dizajn treba uravnotežitiSnaga PTFE uronjenog grijača, površina grijanja, vrijeme pokretanja, termalni ciklus, cirkulacija tekućine i odziv upravljanja.
Zašto povremeno grijanje mijenja odabir grijača
U kontinuiranoj obradi, grijač uglavnom nadoknađuje gubitak topline i dolazni hladni materijal. Isprekidana obrada ima veće opterećenje pri pokretanju.
Pojednostavljeni izračun energije je:
Q=mcΔT
gdjemje masa kemijske otopine,cje specifični toplinski kapacitet, a ΔT je potrebno povećanje temperature.
Na primjer, kupka od 800 kg s ilustrativnim specifičnim toplinskim kapacitetom od 3,5 kJ/(kg·K), zagrijana od 25 stupnjeva do 65 stupnjeva, zahtijeva otprilike:
Q=800 × 3,5 × 40=112,000 kJ
To je jednako oko 31,1 kWh osjetne energije grijanja prije nego što se uzme u obzir gubitak topline spremnika i druga toplinska opterećenja.
Prema idealiziranom izračunu, grijaču od 15 kW bilo bi potrebno oko 2,1 sat. Stvarno vrijeme pokretanja bilo bi dulje jer spremnik, cjevovod, armatura, isparavanje i okolina također apsorbiraju toplinu.
Snaga bi trebala biti usklađena s prozorom za oporavak
Povremena proizvodnja često stvara pritisak da se odabere grijač velike-snage jednostavno da se skrati pokretanje.
Taj pristup može povećati lokalni toplinski tok ako se aktivna ogrjevna površina ne povećava proporcionalno.
Prosječni toplinski tok može se predstaviti kao:
q = P/A
PTFE uronjeni grijač od 12 kW s 0,6 m² efektivne površine grijanja ima ilustrativni prosječni toplinski tok od 20 kW/m². Povećanje aktivne površine na 1,0 m² smanjuje prosječnu vrijednost na 12 kW/m² pri istoj električnoj snazi.
To ne znači da veća površina grijanja automatski smanjuje ukupnu potrošnju energije. Potrebna energija i dalje uglavnom ovisi o masi kupke, porastu temperature, protoku procesa i toplinskim gubicima. Veća površina može, međutim, osigurati raspodijeljeniji unos topline.
Termalni ciklus zaslužuje više pažnje
Povremeni PTFE uronjeni grijač doživljava ponovljene prijelaze između stanja pod naponom i stanja bez{0}}napona.
Česti toplinski ciklusi mogu utjecati na sklop grijača, električne spojeve, brtve, komponente za montiranje i okolnu procesnu opremu. Dizajn stoga treba uzeti u obzir ne samo nazivnu snagu već i očekivani broj ciklusa grijanja po danu.
Proizvodna linija koja radi s dvije serije po smjeni ima vrlo različit obrazac rada od pokretanja i zaustavljanja opreme svakih nekoliko minuta.
Cirkulacija kontrolira stvarni učinak oporavka
Velika snaga grijača ne jamči brz i ravnomjeran oporavak temperature.
Loša cirkulacija može ostaviti vruća područja u blizini grijača, dok udaljeni dijelovi spremnika ostaju ispod potrebne temperature procesa. Ovo postaje posebno važno kada je temperaturni senzor instaliran daleko od zone grijanja.
| Povremeno stanje rada | Ilustrativni pristup grijaču | Glavno razmatranje dizajna |
|---|---|---|
| Jedno pokretanje po smjeni | Umjerena snaga, veća aktivna površina | Stabilan oporavak temperature |
| Nekoliko serija dnevno | Veća snaga povrata s raspodijeljenim grijanjem | Toplinski ciklus |
| Kratki intervali šarže | Više kontroliranih zona grijanja | Brz oporavak i ujednačenost |
| Varijabilni volumen kupke | Kontrola-ovisna o razini | Spriječite izložene grijaće dijelove |
| Visok{0}}otopina viskoznosti | Veća grijna površina i jača cirkulacija | Smanjite lokalizirani porast temperature |
Uzorak cirkulacije treba procijeniti zajedno s položajem grijača. Grijač instaliran u blizini povratnog toka, cirkulacijskog ulaza ili prirodnog konvekcijskog puta može proizvesti drugačiju raspodjelu temperature od onog instaliranog u mirnom kutu.
Strategija kontrole treba slijediti proizvodni ciklus
Za povremenu obradu, kontrola temperature obično je učinkovitija kada se podijeli u radne faze.
Tijekom pokretanja, veća dostupna snaga grijanja može smanjiti vrijeme oporavka. Kako se kupka približava ciljnoj temperaturi, proporcionalna kontrola ili postupno zagrijavanje može smanjiti prekoračenje temperature.
Pravilno postavljen senzor temperature je jednako važan. Senzor koji je izravno izložen lokalnom toplinskom polju grijača može pokazivati višu temperaturu od rasute otopine, uzrokujući prerano smanjenje snage.
Senzor smješten predaleko može stvoriti suprotan problem: regulator nastavlja grijati dok je područje u blizini grijača već znatno toplije.
Razina tekućine je ključna blokada
U povremenim spremnicima može doći do isparavanja, pražnjenja, nadopunjavanja ili pomicanja obratka između serija.
Ako razina tekućine padne ispod dijela aktivnog grijaćeg dijela, izloženo područje može doživjeti znatno drugačije toplinsko stanje od potpuno uronjenog rada.
Pouzdan sustav bi stoga trebao uključivati prikladnu strategiju zaštite-niske razine umjesto da ovisi samo o regulatoru temperature.
Duljina grijača, visina montaže, minimalna radna razina i prag isključivanja trebaju biti navedeni zajedno.
Što bi specifikacije nabave trebale uključivati
Za povremenu kemijsku obradu, osnovni zahtjev za "PTFE uronjeni grijač, 15 kW" ostavlja previše inženjerskih varijabli nedefiniranim.
Specifikacija treba sadržavati volumen kupke, minimalnu i maksimalnu razinu tekućine, normalnu radnu temperaturu, temperaturu pokretanja, potrebno vrijeme oporavka, kemijski sastav i koncentraciju, uvjete cirkulacije, raspoloživi napon, dimenzije instalacije, površinu grijaće površine, očekivane cikluse po danu i metodu upravljanja.
Najprikladnija konfiguracija je ona koja zadovoljava cijeli proizvodni ciklus, a ne jednostavno pruža najveću nazivnu snagu. Za primjene s neuobičajenim vremenskim rasporedom serije, geometrijom spremnika ili-razinom tekućine, prilagođeni dizajn PTFE uronjenog grijača može se procijeniti prema stvarnim toplinskim i električnim radnim uvjetima.
