メッキ工場では、断熱されていないスチールタンク内の PTFE 浸漬ヒーターを、以前と同じ計算を使用してサイズ設定されたヒーターに交換しました。新しいヒーターは正しいワット数を供給しましたが、タンクが設定値に達するまでに時間がかかり、生産中にヒーターが継続的に作動しました。タンクは2年前に断熱されていましたが、断熱はメンテナンスプロジェクト中に取り外され、再設置されていませんでした。熱損失が増加し、ヒーターのサイズが実際の負荷に対して小さくなってしまいました。
タンクの断熱は、必要な PTFE 浸漬ヒーターのワット数に直接影響します。断熱されていないタンクは、断熱されたタンクよりも 5 ～ 10 倍の速度で壁から熱を失います。設定値を維持するには、ヒーターが失われた熱を補充する必要があります。
断熱材が熱損失を減らす仕組み
タンクの壁からの熱損失は、槽と外気の温度差、壁の表面積、壁と断熱材の熱抵抗によって決まります。断熱材により熱抵抗が増加し、特定の温度差による熱損失が減少します。
20 度の部屋で 60 度の鋼製タンク壁の場合、断熱材なしの熱損失は約 200 ～ 300 W/m² です。 50 mm の断熱材を使用すると、損失は 20 ～ 40 W/m² に低下します。 100 mm では、10 ～ 20 W/m² に低下します。
| 断熱材の厚さ | 60度の壁熱損失 | 相対損失 | 年間エネルギーコスト (100 平方メートル) |
|---|---|---|---|
| なし | 200–300 W/m² | 1.0× | $12,000–18,000 |
| 25mm | 50–80 W/m² | 0.25× | $3,000–4,800 |
| 50mm | 20–40 W/m² | 0.12× | $1,200–2,400 |
| 75mm | 12–25 W/m² | 0.08× | $720–1,500 |
| 100mm | 8–15 W/m² | 0.05× | $480–900 |
60度浴槽の断熱材の厚さによる壁の熱損失とエネルギーコスト
絶縁により必要なワット数がどのように変化するか
ヒーターは、壁や表面から失われた熱を補い、入ってくるワークピースを加熱するのに十分な電力を供給する必要があります。タンクが断熱されていない場合、壁の損失が大きくなり、ヒーターを大きくする必要があります。
60 度、濡れた表面が 100 m² の 2,000 リットルのタンクの場合、断熱材なしの壁損失は 20 ～ 30 kW です。 50 mm の絶縁を使用すると、損失は 2 ～ 4 kW に低下します。違いは、ヒーターによって供給される必要がある加熱能力が 18 ～ 26 kW です。
| タンク容積 | 接液面 | 非断熱壁損失 | 断熱壁損失 (50 mm) | 追加のヒーター容量が必要 |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 50 m² | 10～15kW | 1～2kW | 9～13kW |
| 1,500 L | 75 m² | 15～23kW | 1.5～3kW | 13～20kW |
| 2,000 L | 100 m² | 20～30kW | 2～4kW | 18～26kW |
| 3,000 L | 150 m² | 30～45kW | 3～6kW | 27～39kW |
断熱されていないタンクには壁熱損失と追加のヒーター容量が必要
表面損失への影響
表面の損失は蒸発と放射線によって発生します。 60 度の開いたタンク表面では 300 ～ 500 W/m² が失われます。フローティングボールブランケットやタンクカバーを使用すると、その損失が 60 ～ 70% 削減されます。
表面積 1.5 平方メートルの 2,000 リットルのタンクの場合、開放面損失は 450 ～ 750 W です。カバーを使用すると、損失は 135 ～ 225 W に低下します。その差は加熱能力で 315 ～ 525 W です。
断熱材とヒーターのサイジング
ヒーターはタンクの実際の熱損失に合わせたサイズにする必要があります。タンクが断熱されていれば、ヒーターを小さくすることができます。タンクが断熱されていない場合は、ヒーターを大きくする必要があります。
実際的なアプローチは、実際の断熱状態の熱損失を計算し、その負荷に生産負荷のマージンを加えたヒーターのサイズを決定することです。断熱タンク用のサイズであっても断熱されていないタンクに取り付けられたヒーターは、サイズが小さくなり、連続的に動作します。
絶縁によりワット密度要件が変わる場合
断熱材を追加すると熱損失が減少し、必要なワット数が減少します。ただし、断熱材はヒーターの表面温度にも影響します。利用可能なスペース内で削減されたワット数を供給するには、より高いワット密度で動作する小型のヒーターが必要になる場合があります。ワット密度が高くなると表面温度が上昇し、劣化が促進されます。
最適なのは、タンクを断熱し、表面積が大きくワット密度が低いヒーターを指定することです。絶縁によりワット数要件が軽減され、表面積が大きいためワット密度が低く抑えられます。
標準ヒーターでは断熱条件が合わない場合
断熱材が損傷したり欠損したタンクには、多くの場合、元の仕様よりも大きなヒーターが必要になります。表面積が大きく、ワット密度が低く、流れが最適化された位置を備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成により、サイズ不足の根本原因に対処します。{1}}仕様プロセスでは、タンクの寸法、断熱状態、動作温度、および必要なワット数が必要です。さまざまな断熱条件を持つ施設の場合、このアプリケーション固有のアプローチにより、ヒーターが実際の熱損失と一致することが保証されます。{4}}
