金属仕上げ工場では、2,000- リットルのクロム酸陽極酸化タンク用の交換用 PTFE 浸漬ヒーターのサイズを決定する必要がありました。バスは 55 度で動作し、プラントは 20 度から 4 時間の昇温時間を必要としました。既存のヒーターはサイズが小さかったため、生産のピーク時にタンクが設定値に達することはありませんでした。メンテナンス チームは、交換品を注文する前に正しい電力を計算する必要がありました。
クロム酸タンク用の PTFE 浸漬ヒーターのサイズを決定するには、加熱負荷、メンテナンス負荷、安全なワット密度に必要な表面積という 3 つの計算が必要です。{0}}各計算は、浴の化学的性質、タンクの寸法、および動作条件によって異なります。
ステップ 1: ヒートアップ負荷を計算する-
昇温負荷は、希望の時間内に浴槽を周囲温度から設定値まで上昇させるのに必要なエネルギーです。{0}}式は次のとおりです: kW=(リットル × ΔT × Cp × 密度) / (3600 × 時間)。
密度 1,150 kg/m3、比熱 3.75 kJ/kg・K の 2,000- リットルのクロム酸浴の場合、4 時間で 20 度から 55 度まで加熱するには約 23 kW が必要です。加熱中の損失を 20% 追加すると、28 kW になります。
| タンク容積 | 温度上昇 | 加熱時間- | 負荷を加熱- | 20% の損失マージンあり |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 35度 | 4時間 | 11.5kW | 14kW |
| 1,500 L | 35度 | 4時間 | 17.2kW | 21kW |
| 2,000 L | 35度 | 4時間 | 23.0kW | 28kW |
| 2,500 L | 35度 | 4時間 | 28.7kW | 34kW |
| 3,000 L | 35度 | 4時間 | 34.5kW | 41kW |
クロム酸浴の加熱負荷: 1,150 kg/m3 および 3.75 kJ/kg·K
ステップ 2: メンテナンス負荷の計算
メンテナンス負荷は、継続的な損失に対して設定値を維持するために必要なエネルギーです。 55 度の 2,000 リットルのタンクの場合、壁損失は 1.5 ～ 2.5 kW、表面損失は 0.8 ～ 1.5 kW、生産負荷は 1 ～ 3 kW です。総メンテナンス負荷は 3.3 ～ 7.0 kW です。
ヒーターは、加熱負荷またはメンテナンス負荷の大きい方に合わせてサイズを決定する必要があります。{0}}このタンクの場合、加熱負荷は 28 kW と大きくなります。-
ステップ 3: 必要な表面積を計算する
表面積はワット数とクロム酸の安全なワット密度によって異なります。 55 度のクロム酸中の PTFE 浸漬ヒーターの場合、安全なワット密度は 1.0 ～ 1.2 W/cm² です。
1.0 W/cm2 で 28 kW の負荷の場合、必要な表面積は 28,000 cm2 です。シース直径が 50 mm の単一のストレート ヒーターでは、通常のタンクよりもはるかに長い加熱長さ 17,834 mm が必要になります。-マルチパス構成または複数のヒーターが必要です。-
| ワット数 | 安全なワット密度 | 必要な表面積 | 50 mm シースでの加熱長さ | マルチパス構成- |
|---|---|---|---|---|
| 15kW | 1.0W/cm2 | 15,000平方センチメートル | 9,554mm | 6パス×1,592mm |
| 20kW | 1.0W/cm2 | 20,000平方センチメートル | 12,739mm | 8パス×1,592mm |
| 25kW | 1.0W/cm2 | 25,000平方センチメートル | 15,924mm | 10パス×1,592mm |
| 28kW | 1.0W/cm2 | 28,000平方センチメートル | 17,834mm | 12パス×1,486mm |
| 30kW | 1.0W/cm2 | 30,000平方センチメートル | 19,108mm | 12パス×1,592mm |
1.0 W/cm2 でのクロム酸の表面積とマルチパス構成要件-
ステップ 4: 浸漬深さとタンクの適合性を確認する
ヒーターはタンクに適合し、最低液体レベルで完全に浸漬された状態を維持する必要があります。 1,500 × 1,200 × 1,100 mm の 2,000- リットルタンクの使用可能な加熱長は約 800 ～ 900 mm です。それぞれ 1,486 mm のパスが 12 あるマルチパス ヒーターは、1 つのタンクに収まりません。
実際的な解決策は、タンクの周囲に分散された複数のヒーターを使用することです。 3 つのヒーターはそれぞれ 1.0 W/cm2 で 10 kW で、合計 30 kW を供給します。各ヒーターには、利用可能なスペースに合わせたマルチパス構成があります。-
ステップ 5: ワット密度と表面温度を確認する
ワット密度は、総ワット数と総表面積から計算されます。 28 kW および 28,000 cm2 の場合、ワット密度は 1.0 W/cm2 です。 55 度の適度に撹拌されたクロム酸浴中で 1.0 W/cm2 の場合、表面温度は約 75 ～ 80 度になります。これは PTFE の安全範囲内です。
計算された表面温度が 85 度を超える場合は、ワット密度を下げ、表面積を増やす必要があります。
標準ヒーターが電力と表面積の要件を満たせない場合
加熱負荷の高い大型のクロム酸タンクでは、多くの場合、化学が要求する低ワット密度の標準 PTFE 浸漬ヒーターを収容できません。{0}複数のヒーター、大きな表面積、低ワット密度を備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成により、電力と表面積の不一致の根本原因に対処します。仕様プロセスでは、タンク容量、バスの化学的性質、動作温度、目標加熱時間、および必要なワット数が必要です。-大型のクロム酸タンクを備えた施設の場合、このアプリケーション固有のアプローチにより、ヒーターが安全な表面温度で必要な電力を確実に供給できます。-
