연기 억제를 위해 플로팅 플라스틱 커버가 있는 탱크용 PTFE 히터의 크기를 조정하는 방법은 무엇입니까?

이는 연기를 억제하고 에너지를 절약하는 훌륭한 방법입니다. 개방형 탱크에 플로팅 커버를 추가하는 것은 연기를 줄이고 에너지를 절약할 수 있는 훌륭한 방법입니다. 그러나 덮개가 있는 탱크의 새 히터에 대한 전력량을 계산하는 경우 "갤런당-와트"라는 일반적인 경험 법칙이 너무 보수적이 되어 크고 값비싼 히터를 사용하게 됩니다. 속이 빈 플라스틱 볼, 단단한 폼 시트 또는 플로팅 타일로 구성된 플로팅 플라스틱 커버를 추가하면 개방형 액체 욕조의 열적 거동이 극적으로 변화됩니다. 뚜껑은 대부분의 개방형 산업용 탱크에서 열 손실의 주요 방식인 증발을 억제합니다. 그럼에도 불구하고 히터의 크기는 두 가지 다른 작동 환경, 즉 초기 가열과 안정된 상태 유지에 맞게 조정되어야 합니다. 탱크 플로팅 커버 적용을 위한 PTFE 히터의 크기를 적절하게 지정하려면 커버가 각 조건에 어떤 영향을 미치는지 이해해야 합니다.

개방형 탱크가 덮힌 탱크보다 더 빨리 열을 잃는 이유 - 물리학
노출된 탱크는 세 가지 주요 메커니즘을 통해 열을 잃습니다.

증발: 분자는 액체 표면에서 멀어져 증발 잠열을 빼앗아갑니다. 이는 일반적으로 특히 높은 온도(예:. 60–90도)에서 가장 큰 손실입니다.

대류: 액체 위의 뜨거운 공기가 위로 올라가 표면에서 열을 멀리 운반합니다.

탱크 벽을 통한 복사 및 전도: 열은 액체 표면에서 방출되어 탱크 벽과 바닥을 통해 전도됩니다.

플로팅 커버는 액체 표면과 대기 사이에 장벽을 제공하고 증발 손실을 크게 줄입니다. 대부분의 플로팅 커버에는 어느 정도 단열 효과가 있어 표면의 대류 및 복사 손실을 최소화합니다. 커버 디자인과 핏에 따라 지붕이 있는 탱크의 전체 열 손실은 실제로 개방형 탱크에 비해 50-70%까지 줄어들 수 있습니다. 그러나 덮개는 냉간 시동에서 작동 온도까지 벌크 액체의 온도를 높이는 데 필요한 열을 수정하지 않습니다.

덮개는 가열-전력에 영향을 미치지 않습니다.
초기 가열력은 다음에 의해서만 결정됩니다.

액체의 질량(kg 또는 lb)

액체의 비열(수성 용액의 경우 약 4.18 kJ/kg 도 또는 1 BTU/lb 도 F)

필요한 온도 상승(주변 대 설정점, ΔT)

허용되는 램프 시간(시간 또는 분)

또는 실제 수치로 물의 경우 난방 시 열 손실을 무시하면 화씨(0.66Wh/L·도)당 갤런당 약 2.5와트{1}}시간입니다. 손실을 추가하면(항상 그렇듯이) 비절연 개방형 탱크의 경우 약 3{5}}4W/gal-F 정도가 됩니다. 부동 덮개는 이 계산에 아무런 차이가 없습니다. 이는 가열 초기에는 액체 표면이 차갑고 설정점 근처의 온도까지 증발 손실이 작기 때문입니다. 더 중요한 것은 뚜껑이 액체 덩어리에 투입되어야 하는 에너지의 양을 줄이지 않는다는 것입니다. 따라서 가열하는 데 필요한 전력 소비량은 덮개가 없는 탱크의 경우와 정확히 동일합니다.

유지 관리 능력: 대폭 감소
탱크가 작동 온도에 있을 때 히터는 주변으로 손실된 열을 대체하는 작업만 수행하면 됩니다. 개방형 탱크에서는 증발 손실이 우세합니다. 플로팅 커버는 사실상 증발 손실을 제거하고(완전히 밀봉된 경우) 대류 및 복사 표면 손실을 줄입니다. 나머지 손실은 다음과 같습니다.

탱크 벽 및 바닥(전도)

플로팅 커버 자체(플라스틱을 통한 전도)

덮개와 탱크 벽 사이의 모든 공간

실제로, 덮개가 있는 탱크의 유지보수 전력은 개방형 탱크 유지보수 값의 30~50%로 추정할 수 있습니다. 예를 들어, 60~70도의 일반적인 수성 산 세척 또는 세척 수조에서는 액체 표면의 개방형 탱크 유지 관리가 20~30W/ft^2에 벽 손실도 더해집니다. 플로팅 플라스틱 볼 커버를 사용하면 표면 손실이 5~10W/ft2로 줄어듭니다. 고체 플로팅 폼 시트를 더욱 낮출 수 있습니다.

덮힌 탱크에 맞게 PTFE 히터 크기를 조정하는 방법
올바른 크기 조정 방법은 2가지 계산을 기반으로 하며, 2가지 중 더 큰 계산을 사용하여 설치된 와트를 계산합니다.

1단계: 열-상승 전력 계산(커버가 있든 없든 반드시 수행해야 함)
액체량을 갤런 또는 리터 단위로 계산합니다.

질량을 얻으려면 밀도를 곱하십시오.

현실적인 램프 시간을 선택하십시오(대부분의 산업용 탱크의 경우 일반적으로 2~4시간).

액체의 비열을 사용하여 해당 시간에 주변(예:. 20 도 )에서 설정점(예: . 70 도 )까지 액체를 가열하는 데 필요한 전력을 결정합니다.

가열 중 손실 비율을 추가합니다-(온도가 상승함에 따라 표면이 여전히 일부 열을 손실하므로 가열 중 덮힌 탱크의 경우 약 10-20%).

500갤런 물 탱크(약 4000lb)는 3시간 안에 20도에서 70도(ΔT=50도=90도 F)로 가열되어야 합니다. 이론적으로 에너지는 4000lb × 90°F × 1BTU/lb·°F=360,000BTU. 360,000BTU ¼ 3412BTU/kWh=105.5kWh 또는 kW로 변환됩니다. 3+ 시간 동안의 평균 전력=35.2 kW. 손실에 대해 15%를 추가하면 약 40kW의 가열 전력을 얻을 수 있습니다.

2단계: 유지보수 전력 계산(적은 보장)
설정점에서 덮힌 탱크의 총 열 손실을 추정합니다. 이는 다음으로 구성됩니다:

부유 덮개 표면 손실(제조업체 데이터 또는 엔지니어링 추정치 사용: 20도 공기-액체 온도 차이에서 플라스틱 볼의 경우 ~5~10W/ft^2, 고체 폼 시트의 경우 ~3~6W/ft^2)

벽 및 바닥 손실(커버에 의존하지 않음, 일반적으로 외부 탱크 표면적의 5~15W/ft²)

정상 상태 유지 관리 와트를 얻으려면 이러한 손실을 합산하십시오.

예를 들어, 500갤런 탱크의 액체 표면적은 20ft²입니다. 떠다니는 플라스틱 볼, 표면 손실=8 W/ft 2=160 W. 벽 면적(상부 제외)=80 ft 2 벽 손실=10 W/ft 2=800 W 유지 보수 총계=960 W(≒1 kW). 보수적인 안전계수 2를 적용하더라도 유지보수 비용은 여전히 ​​2kW에 불과합니다.

3단계: 설치 전력량 비교 및 ​​선택
가열-전력(40kW)이 유지보수 전력(1-2kW)보다 훨씬 큽니다. PTFE 히터의 설치된 전력량은 필요한 가열 시간 동안 최소 40kW 이상이어야 합니다. 덮개는 이 요구 사항을 완화하지 않습니다. 그러나 탱크가 해당 온도에 도달하면 히터가 꺼지거나 매우 낮은 듀티 사이클로 작동하여 손실을 보충하는 데 필요한 1~2kW만 소모합니다. 이는 유지보수를 위해 4~6kW가 필요할 수 있는 개방형 탱크에 비해 상당한 에너지 절감입니다.

덮개를 추가하면 탱크가 더 나은 정상 상태-상태 시스템이 되지만, 차가울 때 탱크를 가열하는 열역학은 바뀌지 않습니다. 유지 관리 전력만을 기준으로 크기를 결정하면 온도를 유지할 수 있지만 콜드 스타트에서 설정 지점에 도달하는 데 터무니없이 오랜 시간(몇 시간 또는 며칠)이 걸리는 히터가 제공됩니다.

실용적인 PTFE 히터 크기 조정 지침
PTFE 히터 크기 탱크 플로팅 커버 적용: 다음 조치가 권장됩니다:

항상 탱크 용량, 필요한 램프 시간, 액체 비열을 사용하여 가열-전력을 먼저 계산하세요. 이는 거의 항상 설치된 총 전력량에 영향을 미칩니다.

운영 비용을 추정하고 커버를 씌운 상태에서 유지 관리 전력을 계산하여 히터의 제어 가능한 최저 출력(전력 컨트롤러를 사용하는 경우)을 온도 오버슈트를 방지할 만큼 충분히 낮출 수 있는지 확인하십시오.

덮개로 인해 열 전력량을 줄이지 마십시오. 이는 느린 가열-, 생산 시작 지연, 고객 불만을 의미합니다.

하나의 큰 히터보다는 여러 개의 작은 히터를 사용하십시오. 더 나은 온도 균일성과 이중화. 덮개가 자연 대류를 방해할 수 있기 때문에 덮개가 있는 탱크의 경우 특히 그렇습니다.

PTFE 히터는 플로팅 커버 아래, 일반적으로 원활한 순환을 위해 탱크 바닥에 있어야 합니다. 커버가 히터에 닿지 않도록 하세요.

특별 고려 사항: 사이클링 및 온도 조절기 선택
설치된 히터 용량은 40kW이며, 유지관리 부하는 1~2kW 정도로 낮을 수 있습니다. 따라서 상당한 차이가 있는 정상적인 온{4}}온도 조절 장치는 너무 높은 온도 변동(오버슈트 및 언더슈트)을 생성할 수 있습니다. PID 컨트롤러 또는 SCR(비례 전력 조정기)이 권장됩니다. 이러한 장치는 설정값에 도달하면 전력을 감소시키므로 40kW의 큰 요소는 2kW의 교체 에너지만 필요한 탱크에 전체 열을 쏟아 붓지 않습니다.

요약
플로팅 플라스틱 커버를 사용하는 것은 증발 열 손실과 연기 형성을 줄이기 때문에 개방형 탱크에 대한 효과적인 에너지 절약 전략입니다. 히터 크기와 관련하여 덮개는 유지 관리 전력 요구량을 크게 줄여주지만 가열 전력 요구량은 줄이지 않습니다-. 설치된 PTFE 히터의 전력량은 허용 가능한 기간 내에 주변 온도에서 작동 온도까지 액체의 전체 부피를 가열하는 데 필요한 에너지를 기반으로 해야 합니다. 가장 큰 이점은 가열 후-히터가 설치된 용량의 일부로 사이클을 줄여 운영 비용을 크게 절감한다는 것입니다. 설치된 히터 크기를 줄이는 것이 아니라 낮은 정상 상태 수요를 활용하는 적절한 제어 시스템을 선택하여 에너지 절약 조치를 크기 조정 프로세스에 통합해야 합니다. 적절한 크기의 탱크는 필요할 때 빠르게 가열되고 덮개 아래에서 효율적으로 작동하여 생산성과 에너지 절약을 제공합니다.