یک فروشگاه آبکاری برای بهبود نرخ رسوب گذاری، نقطه تنظیم حمام آبکاری نیکل خود را از 50 درجه به 55 درجه افزایش داد. تیم تولید از آبکاری سریعتر راضی بودند. تیم تعمیر و نگهداری متوجه شد که بخاری بیشتر کار می کند و قبض برق آن مخزن نزدیک به 15٪ افزایش یافته است. تغییر نقطه تنظیم علت بود و افزایش هزینه قابل پیش بینی بود.
نقطه تنظیم دمای حمام یکی از قابل کنترل ترین متغیرها در هزینه عملیات بخاری است. هر درجه افزایش باعث افزایش اتلاف حرارت از مخزن، افزایش دمای غلاف و تسریع تخریب می شود. تأثیر بر هزینه برق غیر-خطی-هر چه نقطه تنظیم بیشتر باشد، هزینه نهایی هر درجه اضافی بیشتر است.
رابطه از دست دادن گرما
اتلاف گرما از مخزن از طریق دیوارها، سطح و هر لوله یا وسایل متصل به آن اتفاق می افتد. میزان تلفات متناسب با اختلاف دما بین حمام و محیط اطراف است. حمام 60 درجه در اتاق 20 درجه دارای 40 درجه اختلاف دما است. بالا بردن نقطه تنظیم به 65 درجه، اختلاف را تا 45 درجه افزایش می دهد -افزایش 12.5 درصدی در اتلاف حرارت.
تلفات حرارتی بیشتر به این معنی است که بخاری باید انرژی بیشتری برای حفظ نقطه تنظیم بالاتر ارائه دهد. هزینه انرژی متناسب با اتلاف حرارت افزایش می یابد، نه متناسب با افزایش دما. افزایش 5 درجه نقطه تنظیم می تواند مصرف انرژی را 10 تا 15 درصد افزایش دهد، بسته به عایق مخزن و مساحت سطح.
| نقطه تنظیم حمام | تفاوت دما | اتلاف نسبی حرارت | هزینه نسبی انرژی | افزایش هزینه سالانه |
|---|---|---|---|---|
| 50 درجه | 30 درجه | 1.0× | 1.0× | خط مبنا |
| 55 درجه | 35 درجه | 1.17× | 1.17× | +17% |
| 60 درجه | 40 درجه | 1.33× | 1.33× | +33% |
| 65 درجه | 45 درجه | 1.50× | 1.50× | +50% |
| 70 درجه | 50 درجه | 1.67× | 1.67× | +67% |
اتلاف حرارت و هزینه انرژی به عنوان تابعی از نقطه تنظیم حمام در 20 درجه محیط
تاثیر بر تخریب بخاری
نقطه تنظیم بالاتر، دمای غلاف را افزایش می دهد، که هر مکانیزم تخریب را تسریع می کند. نفوذ، رسوب رسوب، و خستگی حرارتی همگی با دما افزایش می یابند. بخاری که به راحتی در 50 درجه کار می کرد ممکن است در لبه محدوده ایمن خود در 60 درجه باشد.
دمای غلاف مجموع دمای توده و فاصله غلاف-به-توده است. در حجم 50 درجه با شکاف 15 درجه، غلاف در 65 درجه است. در حجم 60 درجه با همان شکاف، غلاف در 75 درجه است. افزایش 10 درجه ای در دمای غلاف تقریباً میزان نفوذ را دو برابر می کند و نرخ رسوب رسوب را 30 تا 50 درصد افزایش می دهد.
| نقطه تنظیم حمام | غلاف ΔT | دمای غلاف | نرخ نفوذ نسبی | عمر خدمات مورد انتظار |
|---|---|---|---|---|
| 50 درجه | 15 درجه | 65 درجه | 1.0× | 4-5 سال |
| 55 درجه | 15 درجه | 70 درجه | 1.4× | 3-4 سال |
| 60 درجه | 15 درجه | 75 درجه | 2.0× | 2-3 سال |
| 65 درجه | 15 درجه | 80 درجه | 2.8× | 18-30 ماه |
| 70 درجه | 15 درجه | 85 درجه | 4.0× | 12-20 ماه |
دمای غلاف، نرخ نفوذ و عمر مفید به عنوان تابعی از نقطه تنظیم حمام
مبادله-تخفیف بین نرخ تولید و هزینه عملیاتی
دمای بالاتر حمام اغلب عملکرد فرآیند را بهبود می بخشد. در آبکاری نیکل، نرخ رسوب افزایش می یابد و خواص رسوبی تغییر می کند. در تمیز کردن، دمای بالاتر حذف خاک را بهبود می بخشد. در اچینگ دمای بالاتر باعث افزایش سرعت اچ می شود.
افزایش هزینه عملیاتی باید با سود تولید سنجیده شود. اگر نقطه تنظیم بالاتر اجازه افزایش 20٪ در توان را بدهد و هزینه انرژی تا 15٪ افزایش یابد، ممکن است مبادله{3}} مطلوب باشد. اگر نقطه تنظیم بالاتر یک ویژگی ثانویه را بهبود بخشد اما توان عملیاتی را افزایش ندهد، هزینه ممکن است توجیه نشود.
| فرآیند | افزایش نقطه تنظیم | سود تولید | افزایش هزینه انرژی | سود خالص |
|---|---|---|---|---|
| آبکاری نیکل | 50→55 درجه | 10-15٪ رسوب سریعتر | +17% | اگر توان عملیاتی مهم باشد، مثبت است |
| تمیز کردن قلیایی | 60→65 درجه | 20-30٪ تمیز کردن بهتر | +15% | برای خاک های سخت مثبت است |
| ترشی اسید | 40 → 45 درجه | 15-25٪ ترشی سریعتر | +12% | مثبت برای حجم بالا |
| آبکشی کنید | 40 → 45 درجه | حداقل | +12% | معمولا توجیه نمی شود |
سود تولید در مقابل هزینه انرژی برای افزایش نقطه تنظیم رایج
کاهش هزینه یک نقطه تنظیم بالاتر
هزینه انرژی یک نقطه تنظیم بالاتر را می توان با بهبود عایق، پوشاندن سطح مخزن و بازیابی گرمای تلف شده کاهش داد. یک مخزن سرپوشیده 60 تا 70 درصد گرمای کمتری را از سطح از دست می دهد. دیوارهای عایق 80 تا 90 درصد کمتر از دیوارهای بدون عایق از دست می دهند.
یک بخاری با چگالی وات کمتر، غلاف را-به-فاصله حجیم کاهش میدهد، که دمای غلاف را برای دمای فلهای معین کاهش میدهد. یک بخاری که با 0.9 W/cm² کار می کند، دمای غلاف آن 8 تا 12 درجه کمتر از گرمایش 1.5 W/cm² در همان نقطه تنظیم است. دمای غلاف پایین تر، نفوذ و رسوب رسوب را کاهش می دهد و عمر مفید را افزایش می دهد.
| نقطه تنظیم | هزینه بدون عایق | هزینه عایق بندی شده | هزینه تحت پوشش | عایق + پوشیده شده |
|---|---|---|---|---|
| 50 درجه | خط مبنا | 0.6× | 0.7× | 0.4× |
| 55 درجه | 1.17× | 0.7× | 0.8× | 0.5× |
| 60 درجه | 1.33× | 0.8× | 0.9× | 0.6× |
| 65 درجه | 1.50× | 0.9× | 1.0× | 0.7× |
هزینه انرژی نسبی بر اساس نقطه تنظیم و پیکربندی عایق/پوشش مخزن
هنگامی که یک نقطه تنظیم بالاتر نیاز به یک گرم کننده متفاوت دارد
اگر افزایش نقطه تنظیم، دمای غلاف را به خارج از محدوده ایمن برای PTFE سوق دهد، ممکن است مشخصات بخاری متفاوتی مورد نیاز باشد. ممکن است به چگالی وات کمتر، غلاف ضخیم تر یا مواد متفاوتی نیاز باشد. پیکربندی سفارشی بخاری غوطه ور PTFE با چگالی وات کم و سطح بزرگ اجازه می دهد تا نقطه تنظیم بالاتری را بدون تجاوز از دمای غلاف ایمن داشته باشید. فرآیند مشخصات به شیمی حمام، دمای عملیاتی، ابعاد مخزن و وات مورد نیاز نیاز دارد.

