5.000 lítra efnatankur getur krafist mjög mismunandi hitunargetu eftir upphafshitastigi, markhitastigi, upphitunartíma og hitatapi frá búnaðinum.
Notkun tankrúmmáls eingöngu til að velja hitaplötu getur auðveldlega leitt til annað hvort ófullnægjandi hitunargetu eða of mikils afl. Áreiðanlegri aðferðin er að reikna út nauðsynlega hitauppstreymi fyrst og passa síðan það álag við hæfilegt upphitunarsvæði og yfirborðshitaflæði.
Fyrir stóra efnatanka er aðalverkfræðijafnvægiðhraður endurheimt hitastigs á móti stöðugri og skilvirkri upphitun.
Byrjaðu með grunnhitunarformúlunni
Orkuna sem þarf til að hækka hitastig vinnsluvökvans má áætla með:
Q=mCpΔT
hvar:
Q= krafist varmaorku
m= fljótandi massi
Cp= ákveðin hitageta
ΔT= hitastigshækkun
Fyrir 5.000 lítra tank sem inniheldur vökva með þéttleika nálægt 1 kg/L er vökvamassi um það bil 5.000 kg.
Ef hitastigið verður að hækka um 30 gráður veltur nauðsynleg orka mjög á raunverulegri sérvarmagetu efnalausnarinnar.
Vatn-eins og vökvar eru gagnlegar bráðabirgðaviðmiðanir, en iðnaðarefnalausnir ættu að nota raunveruleg eða staðfest varmaupplýsingar-eiginleika þegar þær eru tiltækar.
Upphitunartími ákvarðar afl sem þarf
Orka ein og sér ræður ekki einkunn hitaplötunnar.
Hitaafl má áætla sem:
P = Q/t
hvarter nauðsynlegur hitunartími.
Til dæmis þarf stór tankur sem hægt er að hita á nokkrum klukkustundum mun minna uppsett afl en sami tankur sem þarf að ná markmiðshitastigi innan klukkustundar.
Hitatap verður einnig að vera innifalið:
Heildarfjöldi=Pprocess + Ploss
Hiti getur tapast í gegnum tankveggi, vökvayfirborðið, leiðslur, stoðir og nærliggjandi loft.
Léleg einangrun getur því aukið nauðsynlega hitaplötugetu verulega.
Einfaldað reikningsdæmi
Gerum ráð fyrir 5.000-lítra vatnslíkri lausn með:
Massi: 5.000 kg
Eðlishiti: um það bil 4,18 kJ/kg· gráðu
Hitastig: 30 gráður
Upphitunartími: 2 klst
Fræðileg orkuþörf er:
Q=5.000 × 4,18 × 30=627.000 kJ
Umreikningur í kílóvatt-stundir gefur um það bil:
174 kWst
Yfir tvær klukkustundir er fræðilegt hitunarafl um það bil:
87 kW
Þetta er aðeins vinnsluþörf-vökvahitunar. Raunverulegt uppsett afl verður einnig að bæta upp hitatapi og óhagkvæmni kerfisins.
Hagnýt hönnun gæti því krafist viðbótargetu umfram þetta fræðilega gildi.
Ekki ætti að meðhöndla hitatap sem fasta prósentu
Að beita handahófskenndum skilvirknistuðli á hvern efnatank getur valdið lélegum stærðarniðurstöðum.
Hitatap fer eftir raunverulegum aðstæðum, þar á meðal:
Efni fyrir tankvegg
Einangrunarþykkt
Umhverfishiti
Fljótandi yfirborð
Kápa ástand
Lagnatengingar
Hringrásarkerfi
Rekstrarhiti
Yfirbyggður og einangraður tankur getur haft tiltölulega lítið hitatap, en opinn tankur sem starfar á köldu framleiðslusvæði getur tapað umtalsvert meiri hita.
Til að velja nákvæmlega hitaplötur ætti að meta þessar aðstæður fyrir sig.
Hitaplötusvæði skiptir máli eftir að rafmagn er þekkt
Þegar nauðsynleg hitunargeta hefur verið metin verður hitunarsvæði næst mikilvæga færibreytan.
Yfirborðshitaflæði er:
q″ = Q/A
Stórt hitaplötusvæði gerir kleift að dreifa nauðsynlegu afli yfir stærra yfirborð.
Þetta getur dregið úr staðbundnum yfirborðshita og bætt hitastig einsleitni, sérstaklega þegar efnalausnin hefur takmarkaða hringrás.
| Útreikningsstig | Aðalbreyta | Verkfræðileg tilgangur |
|---|---|---|
| 1 | Fljótandi massi | Komdu á hitauppstreymi |
| 2 | Sérhiti | Ákvarða orku á gráðu |
| 3 | Hitastig hækkun | Skilgreindu nauðsynlega hitainntak |
| 4 | Upphitunartími | Umbreyta orku í orku |
| 5 | Hitatap | Rétt heildargeta |
| 6 | Upphitunarsvæði | Stjórna yfirborðshitaflæði |
| 7 | Hringrás | Staðfestu hagnýtan hitaflutning |
Útreikningurinn ætti því að halda áfram umfram endanlegt kílóvattagildi.
Efnafræðilegir eiginleikar geta breytt niðurstöðunni
5.000 lítra efnatankur jafngildir ekki endilega 5.000 lítrum af vatni.
Efnastyrkur getur haft áhrif á þéttleika og sérhita. Seigja getur einnig haft áhrif á blóðrás og hitaflutning.
Til dæmis gæti þétt efnalausn krafist vandlegrar hita-flæðisstýringar vegna þess að veik varning getur skapað verulegan hitamun nálægt hitaplötunni.
A PTFE hitaplatakemur til greina þegar tæringarþol er mikil krafa. Vegna þess að PTFE hefur tiltölulega lága hitaleiðni samanborið við málma, ætti hitunarsvæði og innri hitadreifing að vera með í varmahönnuninni.
Ofstærð getur skapað annað vandamál
Að setja upp umtalsvert meira afl en reiknað er með gæti virst veita aukið öryggisbil.
Hins vegar getur of mikil getu valdið:
Hærra yfirborðshitaflæði
Ofurhitastig
Stuttar stjórnlotur
Meiri hitaálag
Aukin orkunotkun við venjulega notkun
Fyrir stóran 5.000 lítra tank geta mörg hitunarsvæði veitt betri lausn. Hægt er að nota mikla afkastagetu við köldu gangsetningu á meðan færri svæði halda hitastigi meðan á stöðugri framleiðslu stendur.
Þetta veitir meiri stjórn án þess að neyða allt hitakerfið til að ganga stöðugt á fullum afköstum.
Útreikningurinn ætti að passa við framleiðsluskilyrði
Endanleg forskrift hitaplötu ætti að taka að minnsta kosti í huga:
5.000 lítra nafnrúmmál + lágmarksrekstrarrúmmál + upphafshiti + markhitastig + nauðsynlegur hitunartími + raunverulegir efnafræðilegir eiginleikar + hitatap + blóðrásarástand.
Þetta kemur í veg fyrir að hönnunin sé byggð á tankstærð eingöngu.
Fyrir 5.000-lítra efnatank er rétt afl hitaplötunnar því ekki algild tala. Það er niðurstaða varma-álagsútreiknings sem fylgt er eftir með sannprófun á upphitunarsvæði, yfirborðshitaflæði, hringrás og kröfur um hitastýringu.
Fyrir endurnýjun eða sérsniðin hitaplötuverkefni, með því að veita raunverulegan baðstyrk, hitastig, hita-tímamarkmið, einangrunarástand, hringrásarhraða og tiltækar uppsetningarstærðir, gerir endanleg afl- og upphitunarsvæði-stillingar kleift að passa mun betur við raunverulegar framleiðsluaðstæður.
