یک کارخانه شیمیایی برای یک حمام اسیدی 3000 لیتری به 12 کیلووات ظرفیت گرمایش نیاز داشت. شیمی و دمای حمام نیاز به چگالی وات نه بیشتر از 0.9 W/cm² داشت تا دمای غلاف را در محدوده ایمن نگه دارد. مدیر تعمیر و نگهداری کارخانه این سوال را مطرح کرد که آیا یک بخاری غوطه‌وری PTFE می‌تواند 12 کیلو وات را در آن چگالی وات بدون اینکه خیلی بزرگ باشد برای مخزن تولید کند یا خیر.
پاسخ مثبت است، اما نیاز به یک رویکرد طراحی دارد که با انتخاب بخاری استاندارد متفاوت است. چگالی وات کم و خروجی کیلووات بالا متناقض نیستند-آنها فقط به مساحت سطح بیشتری نیاز دارند. چالش این است که آن سطح را در فضای مخزن موجود قرار دهیم.
سطح مورد نیاز
رابطه بین توان، مساحت سطح، و چگالی وات ساده است: A=P / WD. برای 12 کیلو وات در 0.9 وات بر سانتی متر مربع، مساحت سطح مورد نیاز 13333 سانتی متر مربع است. این یک منطقه بزرگ است-تقریباً به اندازه شیشه جلوی اتومبیل کوچک- و باید در بخاری متناسب با مخزن بسته بندی شود.
یک بخاری استاندارد PTFE مستقیم با قطر غلاف 50 میلی متر تقریباً 157 سانتی متر مربع در هر 100 میلی متر طول گرم می شود. برای دستیابی به 13333 سانتی متر مربع، طول گرم شده باید 8500 میلی متر تا 8.5 متر باشد. که در هیچ مخزن معمولی مناسب نیست.
| وات | چگالی وات | مساحت سطح مورد نیاز | طول گرم شده (50 میلی متر) | طول گرم شده (63 میلی متر) |
|---|---|---|---|---|
| 6 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 6667 سانتی متر مربع | 4250 میلی متر | 3370 میلی متر |
| 8 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 8889 سانتی متر مربع | 5660 میلی متر | 4490 میلی متر |
| 10 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 11111 سانتی متر مربع | 7080 میلی متر | 5610 میلی متر |
| 12 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 13333 سانتی متر مربع | 8500 میلی متر | 6730 میلی متر |
| 15 کیلو وات | 0.9 وات بر سانتی متر مربع | 16667 سانتی متر مربع | 10620 میلی متر | 8410 میلی متر |
مساحت سطح و طول گرمایش مورد نیاز برای بخاری‌های PTFE خروجی کم-وات-چگالی بالا-
راه حل چند-گذر
مشکل مساحت سطح با خم کردن عنصر گرم شده در یک پیکربندی چند-گذر حل می‌شود. یک بخاری با هشت پاس 1000 میلی‌متری، 8000 میلی‌متر طول گرم‌شده را در ردپایی تقریباً 1000 × 400 میلی‌متر فراهم می‌کند. با قطر غلاف 63 میلی‌متر، که تقریباً 15800 سانتی‌متر مربع مساحت سطح{13}}بیش از اندازه کافی برای 12 کیلو وات با 0.9 وات بر سانتی‌متر مربع فراهم می‌کند.
تعداد پاس ها و طول عبور با فضای مخزن موجود تعیین می شود. یک مخزن عمیق تر اجازه عبور طولانی تر و تعداد کمتری از آنها را می دهد. یک مخزن کم عمق نیاز به پاس های کوتاه تر و تعداد بیشتری از آنها دارد.
| تعداد پاس | طول پاس | طول کل گرم شده | رد پای (تقریبا) | سطح (63 میلی متر) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1000 میلی متر | 4000 میلی متر | 1000 × 250 میلی متر | 7900 سانتی متر مربع |
| 6 | 1000 میلی متر | 6000 میلی متر | 1000 × 380 میلی متر | 11900 سانتی متر مربع |
| 8 | 1000 میلی متر | 8000 میلی متر | 1000 × 500 میلی متر | 15800 سانتی متر مربع |
| 10 | 800 میلی متر | 8000 میلی متر | 800 × 500 میلی متر | 15800 سانتی متر مربع |
| 12 | 700 میلی متر | 8400 میلی متر | 700 × 500 میلی متر | 16600 سانتی متر مربع |
پیکربندی‌های چند{0}}برای گرمکن‌های PTFE با خروجی بالا-کم{2}}وات-
ملاحظات جریان و فاصله
یک بخاری{0}}چند پاس با عبورهای زیاد، خطر ایجاد سایه جریان را ایجاد می‌کند. سیال بین گذرها ممکن است راکد شود و انتقال حرارت را کاهش دهد و نقاط داغ ایجاد کند. فاصله گذر باید به اندازه ای باشد که جریان بین گذرها را فراهم کند.
معمولاً فاصله 30 تا 40 میلی متری بین مسیرها برای حمام های آبی با هم زدن متوسط کافی است. برای سیالات چسبناک یا شرایط جریان کم، فاصله وسیع تری بین 40 تا 50 میلی متر توصیه می شود. فاصله باعث افزایش ردپای بخاری می شود که باید در تناسب مخزن در نظر گرفته شود.
| فاصله عبور | جریان بین گذرها | خطر نقطه داغ | رد پای 8 پاس |
|---|---|---|---|
| 20 میلی متر | بیچاره | بالا | 500 × 400 میلی متر |
| 30 میلی متر | متوسط | متوسط | 650 × 400 میلی متر |
| 40 میلی متر | خوب | پایین | 800 × 400 میلی متر |
| 50 میلی متر | عالی | خیلی کم | 950 × 400 میلی متر |
فاصله گذرها و تأثیر آن بر جریان، خطر نقاط داغ و ردپا
پیکربندی الکتریکی
یک بخاری 12 کیلوواتی در 480 ولت سه فاز، تقریباً 14.4 آمپر در هر فاز مصرف می کند. عنصر را می توان به صورت یک -بار سه فازی یا به صورت چند المان تک فاز- که به صورت موازی سیم کشی شده اند پیکربندی کرد. محفظه ترمینال باید هادی ها و اتصالات را در خود جای دهد.
برای یک بخاری-چند پاس، المنت اغلب به مدارهای متعددی تقسیم می‌شود که هر یک جفت پایانه خاص خود را دارد. این اجازه می دهد تا بخاری برای منبع موجود سیم کشی شود و در صورت از کار افتادن یک مدار، مقداری افزونگی ایجاد می کند.
هنگامی که تانک نمی تواند سطح مورد نیاز را در خود جای دهد
اگر مخزن نمی تواند سطح مورد نیاز برای 12 کیلو وات در 0.9 وات بر سانتی متر مربع را در خود جای دهد، گزینه ها عبارتند از کاهش وات، افزایش چگالی وات (با قبول عمر کوتاه تر)، یا استفاده از چندین گرم کننده که در اطراف مخزن توزیع شده اند.
بخاری های متعدد اغلب بهترین راه حل هستند. دو بخاری 6 کیلوواتی، که هر کدام دارای بسته{2}}مولتی پاس مخصوص به خود هستند، می‌توانند روی دیوارهای مخالف یا در گوشه‌های مختلف مخزن قرار گیرند. هر بخاری با 0.9 W/cm² کار می کند و با هم 12 کیلو وات تولید می کند.
هنگامی که یک پیکربندی سفارشی تنها گزینه است
کارکرد 12 کیلووات با 0.9 W/cm² به 13333 سانتی‌متر مربع مساحت-بیش از هر بخاری غوطه‌وری PTFE استاندارد نیاز دارد. یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با هشت پاس یا بیشتر، قطر غلاف 63 میلی‌متر و فاصله 40 میلی‌متر، سطح مورد نیاز را در یک مخزن معمولی 3000 لیتری ارائه می‌کند. فرآیند مشخصات به ابعاد مخزن، شیمی حمام، دمای عملیاتی، شرایط جریان و وات مورد نیاز نیاز دارد.
