連続電鋳ドラム用の 2 段階 PTFE 熱交換器冷却コイルを設計するために必要な重要な情報は何ですか?{0}

電鋳冷却の課題

連続電鋳では、電解液に部分的に浸された回転ドラム上にニッケルまたは銅箔が生成されます。堆積プロセスでは、大量の熱が発生します。-生産規模のドラムでは通常 30- です。 ±1 度以内の温度制御は、堆積物の厚さの均一性と機械的特性にとって重要です。

2 段階の冷却システムにより、精度と容量の両方が提供されます。-最初の段階では、25 ～ 30 度の冷却塔水を使用して、再循環電解液から大量の熱を除去します。第 2 段階では、電解液がめっきセルに戻る前の最終温度調整のために 5 ～ 10 度の冷水を使用して調整冷却を行います。

このサービス用の PTFE 熱交換器の設計には、特定のエンジニアリング データが必要です。不完全または不正確なデータは、コイルのサイズ不足、不十分な冷却、生産速度の制限につながります。-設計を開始する前に、次の情報を収集して検証する必要があります。

必要なデータカテゴリ

6 つのカテゴリの情報により、2 段階電鋳冷却コイルの設計範囲が定義されます。{0}各カテゴリには、コイルの形状、材料の選択、および性能の予測に直接影響するパラメータが含まれています。

熱負荷データは、どれだけの熱を除去する必要があるかを定義します。これには、整流器の出力 (電圧とアンペア数)、電解液中で熱に変換された電気エネルギーの割合、ポンプや周囲条件からの追加の熱入力が含まれます。設計者はこれを各ステージの合計冷却負荷 (キロワット単位) に変換します。

電解質データは化学的および物理的環境を定義します。組成、濃度、動作温度範囲、比熱、密度、粘度はすべて、熱伝達の計算に影響します。塩化物、硫酸塩、または有機添加剤の存在は、材料の適合性に影響します。

空間制約データは、コイルが適合する必要がある場所を定義します。電鋳ドラムの場合、スペースは通常、電解液再循環タンク、ドラムサンプ、または外部熱交換器シェルに限定されます。利用可能な寸法、ノズルの位置、およびアクセス クリアランスを文書化する必要があります。

表 1: 2 段階電鋳 PTFE 冷却コイルの設計データ要件

熱負荷の計算例

8,000 A および 12 V で動作する生産電鋳ドラムの場合、整流器は 96 kW の電力を供給します。約 85% が電解液中で熱に変換されます: 82 kW。ポンプの仕事により 3 kW が追加されます。電解液への総熱量: 85 kW。

最初の冷却段階では、28 度の供給で冷却水を使用して 75 kW を除去し、34 度で戻します。電解液は 58 度でこの段階に入り、48 度で出ます。

第 2 段階では、7 度の冷水を使用して残りの 10 kW を除去し、12 度で戻します。電解液は 48 度で入り、プロセス設定値の 45±1 度で出ます。

これらの熱負荷と温度差は、強制対流下で約 280 W/m²・K の PTFE U- 値を使用して、標準熱伝達方程式 Q= U × A × LMTD を通じて各ステージに必要な表面積を定義します。

不完全なデータの結果

データが欠落しているか推定されていると、設計エラーが発生します。熱負荷を過小評価すると、コイルの温度を最大生産速度で維持できなくなり、整流器の出力低下が余儀なくされます。利用可能なスペースを過大評価すると、コイルが適合しなくなります。電解質の化学的性質が不完全な場合、材料仕様の変更が必要な強力な微量成分が欠落する可能性があります。

設計前のデータ収集作業は、初回の設計精度への投資となります。{0}リードタイムが数週間かかるカスタム PTFE 熱交換器の場合、設置中に発見された設計エラーを修正することは、事前に正確なデータを収集するのに費やす時間よりもはるかにコストがかかります。

まとめ

連続電鋳用の 2 段階 PTFE 冷却コイルを設計するには、熱負荷、温度、電解液特性、冷却パラメータ、空間的制約、動作条件の 6 つのカテゴリにわたる包括的なデータが必要です。-各カテゴリには、コイルの表面積、形状、構成を直接決定するパラメータが含まれています。

設計を開始する前に正確なデータを収集することは、コストのかかる変更を加えることなく、納入された PTFE 熱交換器が最初の設置時に性能要件を満たしていることを確認するための最も効果的な手順です。

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