یک خط آبکاری متوجه شد که مصرف برق آن طی شش ماه بدون تغییر در حجم تولید، نزدیک به 12 درصد افزایش یافته است. مخزن در حال رسیدن به نقطه تنظیم بود و جریان بخاری با پلاک نام مطابقت داشت. قبض آب و برق حکایت دیگری داشت. بخاری انرژی بیشتری مصرف می کرد تا همان گرما را به حمام برساند. تفاوت یک لایه مقیاس 1.8 میلی متری روی غلاف بود.
بهره وری انرژی در بخاری غوطه وری PTFE یک ویژگی ثابت نیست. با وضعیت سطح غلاف تغییر می کند. یک بخاری تمیز گرما را به طور موثر به سیال فرآیند منتقل می کند. یک بخاری مقیاس‌پذیر گرمای کمتری را منتقل می‌کند و مقدار بیشتری را به محیط از دست می‌دهد-یا انرژی بیشتری برای حفظ همان دمای حمام مصرف می‌کند.
تعادل انرژی یک بخاری
انرژی الکتریکی ورودی به بخاری برابر با گرمای تحویلی به سیال فرآیند به اضافه تلفات است. در یک بخاری تمیز، تلفات حداقل است و تقریباً تمام انرژی صرف گرم کردن حمام می شود. در یک بخاری مقیاس شده، لایه رسوب مقاومت حرارتی را اضافه می کند که دمای غلاف را افزایش می دهد. دمای غلاف بالاتر تلفات را از طریق محفظه ترمینال، فلنج و دیواره های مخزن افزایش می دهد.
انرژی که به سیال فرآیند نمی رسد هدر می رود. دستگاه برق سنج کل انرژی ورودی را اندازه گیری می کند، نه گرمای مفید تحویلی را. یک بخاری مقیاس‌شده همان جریان را می‌کشد اما گرمای کمتری ارائه می‌کند، بنابراین راندمان-نسبت گرمای مفید به کل انرژی ورودی-کاهش می‌یابد.
| ضخامت مقیاس | افزایش غلاف ΔT | گرما تحویل داده شد | ورودی انرژی | کارایی | اتلاف انرژی |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 میلی متر (تمیز) | پایه | 100% | 100% | 95–98% | 2–5% |
| 0.5 میلی متر | 6-9 درجه | 97% | 100% | 92–95% | 5–8% |
| 1.0 میلی متر | 12-18 درجه | 93% | 100% | 88–92% | 8–12% |
| 2.0 میلی متر | 25-35 درجه | 85% | 100% | 80–85% | 15–20% |
| 3.0 میلی متر | 38-52 درجه | 75% | 100% | 70–78% | 22–30% |
بهره وری انرژی و ضایعات به عنوان تابعی از ضخامت مقیاس در بخاری های غوطه وری PTFE
چرا مقیاس مصرف انرژی را افزایش می دهد؟
لایه رسوب به عنوان یک پوشش عایق بین غلاف و سیال فرآیند عمل می کند. برای عبور همان شار حرارتی از مقاومت اضافی، دمای غلاف باید افزایش یابد. دمای غلاف بالاتر باعث افزایش اختلاف دمای بین بخاری و محیط می شود که باعث تلفات بیشتر می شود.
تلفات از طریق چندین مسیر رخ می دهد. محفظه ترمینال که توسط ناحیه سرد به بخاری متصل می شود، گرما را از غلاف دور می کند. فلنج که به دیواره مخزن پیچ می شود، گرما را به ساختار مخزن هدایت می کند. دیواره ها و سطح مخزن گرمای بیشتری را از دست می دهند زیرا دمای حمام در نقطه تنظیم شده توسط بخاری که گرمتر و طولانی تر کار می کند حفظ می شود.
اثر خالص این است که بخاری باید انرژی بیشتری مصرف کند تا همان گرمای مفید را به حمام برساند. از دست دادن کارایی برای لایه های با مقیاس نازک کم است اما با ضخیم شدن مقیاس به سرعت رشد می کند.
اثر ترکیبی زمان‌های طولانی‌تر
یک بخاری مقیاس‌پذیر نه تنها کارایی خود را از دست می‌دهد-بلند مدت بیشتری کار می‌کند. کنترل کننده کاهش دمای حمام یا عدم رسیدن به نقطه تنظیم را می بیند و بخاری را روشن نگه می دارد. بخاری در چرخه کاری بالاتری کار می کند و در ساعات بیشتری انرژی بیشتری مصرف می کند.
در یک سیستم تمیز، بخاری ممکن است 40 درصد از زمان را برای حفظ نقطه تنظیم کار کند. با یک لایه مقیاس 2 میلی متری، ممکن است 55 تا 60 درصد مواقع اجرا شود. ترکیبی از راندمان کمتر و زمان کار طولانی تر، مصرف کل انرژی را 30 تا 50 درصد افزایش می دهد.
| ضخامت مقیاس | چرخه کار بخاری | ساعات کاری روزانه | مصرف روزانه انرژی | نسبت به پاک |
|---|---|---|---|---|
| 0 میلی متر | 40% | 9.6 ساعت | 48 کیلووات ساعت | 1.0× |
| 0.5 میلی متر | 44% | 10.6 ساعت | 53 کیلووات ساعت | 1.1× |
| 1.0 میلی متر | 50% | 12.0 ساعت | 60 کیلووات ساعت | 1.25× |
| 2.0 میلی متر | 58% | 13.9 ساعت | 70 کیلووات ساعت | 1.45× |
| 3.0 میلی متر | 68% | 16.3 ساعت | 82 کیلووات ساعت | 1.7× |
مصرف انرژی به عنوان تابعی از ضخامت مقیاس برای یک بخاری 5 کیلوواتی در سرویس مداوم
هزینه اتلاف انرژی
هزینه اتلاف انرژی به نرخ برق، وات بخاری و ساعات کار بستگی دارد. برای یک بخاری 5 کیلوواتی که 6000 ساعت در سال با 0.10 دلار در هر کیلووات ساعت کار می کند، هزینه انرژی سالانه 3000 دلار برای یک بخاری تمیز است. یک لایه مقیاس 2 میلی متری این مقدار را به 4350 دلار افزایش می دهد - 1350 دلار اضافی در سال.
در یک کارخانه با 20 بخاری، اتلاف انرژی از مقیاس می تواند بالغ بر 27000 دلار در سال باشد. این بیشتر از هزینه یک برنامه نگهداری پیشگیرانه است که بخاری ها را تمیز نگه می دارد.
| وات بخاری | ساعت کاری سالانه | هزینه انرژی پاک | هزینه مقیاس 1 میلی متر | هزینه مقیاس 2 میلی متری | ضایعات سالانه |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 کیلو وات | 6,000 | $1,800 | $2,250 | $2,610 | $810 |
| 5 کیلو وات | 6,000 | $3,000 | $3,750 | $4,350 | $1,350 |
| 8 کیلو وات | 6,000 | $4,800 | $6,000 | $6,960 | $2,160 |
| 12 کیلو وات | 6,000 | $7,200 | $9,000 | $10,440 | $3,240 |
هزینه انرژی سالانه و هدر رفت بر اساس وات بخاری و ضخامت مقیاس 0.10 دلار در هر کیلووات ساعت
رسوب زدایی به عنوان یک معیار صرفه جویی در انرژی{0}
رسوب زدایی راندمان انتقال حرارت بخاری را بازیابی می کند. پس از رسوب زدایی، دمای غلاف کاهش می‌یابد، چرخه کار به حالت عادی باز می‌گردد و مصرف انرژی به سطح پایه تمیز باز می‌گردد. صرفه جویی در انرژی ناشی از رسوب زدایی اغلب هزینه تمیز کردن را ظرف چند ماه توجیه می کند.
یک بخاری با مقیاس 2 میلی متر که رسوب زدایی می شود، سالانه 1350 دلار در انرژی برای یک واحد 5 کیلوواتی صرفه جویی می کند. اگر رسوب زدایی 500 دلار کار و مواد هزینه داشته باشد، بازپرداخت آن کمتر از پنج ماه است. پس از آن، پس انداز ادامه می یابد تا زمانی که ترازو دوباره ساخته شود.
نظارت بر بهره وری انرژی
ساده ترین راه برای نظارت بر راندمان، ردیابی چرخه کار یا زمان کار بخاری است. بخاری که بیشتر از زمان جدید کار می کند، کارایی خود را از دست می دهد. یک گزارش جاری یا یک زمان سنج{2}}اجرای داده ها را فراهم می کند.
یک روش مستقیم تر، اندازه گیری دمای غلاف در بار کاری است. دمای غلاف که 10 تا 15 درجه بالاتر از خط پایه تمیز افزایش یافته است نشان می دهد که مقیاس در حال ساخت است و کارایی در حال کاهش است.
وقتی مقیاس-هزینه انرژی مربوط به مشکلی در مشخصات علامت می‌دهد
تجمع مکرر مقیاس و اتلاف انرژی در یک مخزن نشان می دهد که بخاری با چگالی وات کار می کند که برای شرایط شیمیایی و جریان بسیار زیاد است. بخاری با چگالی کمتر-وات- خنک‌تر عمل می‌کند، رسوب را کندتر جمع می‌کند و کارایی خود را برای مدت طولانی‌تری حفظ می‌کند. پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با چگالی وات کم، سطح بزرگ و دسترسی جریان بهتر، تشکیل مقیاس و اتلاف انرژی مرتبط را کاهش می‌دهد. فرآیند مشخصات به شیمی حمام، دمای عملیاتی، سختی آب و وات مورد نیاز نیاز دارد.
