Kuinka laskea tarvittava lämpö{0}} PTFE-lämmittimelle säiliössä, jossa on upotettuja kylmiä työkappaleita?

Tynnyri kylmäteräksisiä kiinnikkeitä pudotetaan lämpimään happosäiliöön pinnoitettaviksi. Liuoksen lämpötila laskee muutaman asteen nopeasti lämmön siirtyessä nopeasti metallikuormaan. Lämmittimen on tällöin korvattava nesteen lämpötila sekä säiliön seinien, kiinnikkeiden ja upotettujen työkappaleiden lämpötila. Lämmittimen mitoituslaskelmat, joissa ei oteta huomioon sisään tulevien osien lämpömassaa, johtavat yleensä hitaaseen palautumisaikaan, epävakaisiin prosessilämpötiloihin ja alhaisempaan tuotantokapasiteettiin.

Vaikeus laskea PTFE-lämmittimen lämpenemisaikoja kylmille työkappaleille on se, että jokainen kylpyyn tuleva kylmämetallikilo on valtava lämpöallas. Itse palat ovat valtava, kylmä sieni lämmölle, joka imee energiaa toiminnasta, kunnes lämpötasapaino on saavutettu.

Prosessisäiliön lämpötasapainon ymmärtäminen |
PTFE-upotuslämmitin ei lämmitä vain nestettä. Erälatauksessa/käynnistyksessä lämpöenergiaa on annettava useille massoille samanaikaisesti.

Kokonaislämpökuormitukseen sisältyy yleensä:

Nesteprosessi

Tankin arkkitehtuuri

Liittimet, korit tai telineet

Työkappaleet upotettuina

Tasainen lämmön hajoaminen ympäristöön

Jokainen komponentti imee lämpöä sen massan, materiaalin ominaisuuksien ja tarvittavan lämpötilan nousun mukaan.

Lämmittimessä on oltava riittävä teho lämmittääkseen kaikki nämä elementit niiden alkuperäisestä lämpötilasta lopulliseen käyttölämpötilaan sopivassa{0}}lämpenemisajassa.

Miksi kylmät työkappaleet asettavat lämpökuorman
Monissa galvanoinnissa, anodisoinnissa ja kemiallisessa käsittelyssä suurin säiliöön tuleva lämpömassa on työkappale.

Teräskomponentit ovat erityisen tärkeitä, koska ne yhdistävät:

Korkea tiheys

Erä bulkki suuri

Kohtalainen lämpökapasiteetti

Teräksen ominaislämpö on suunnilleen:

c_{teräs} \\noin 0,5\\ \\mathrm{kJ/kg\\cdot K}csteel​≈0,5 kJ/kg⋅K

Tämä tarkoittaa, että merkittävä määrä terästä kuluttaa suuren määrän lämpöenergiaa saavuttaakseen jopa pieniä lämpötilan nousuja.

Esimerkiksi 1 tonni 30 asteeseen kuumennettua terästä imee noin:

Q=mcΔT=1000×0,5×30=15000 kJQ=mc\\Delta T=1000 \\times 0,5 \\times 30=15000\\ \\mathrm{kJ}Q=mcΔT=1000×0,5} kJ{{11

Tämä energiatarve on olemassa, ennen kuin voit edes saada vakaat prosessilämpötilat uudelleen.

Panosprosesseissa, joissa on tynnyreitä, telineitä tai tiiviitä kiinnikkeitä, työkappalekuorman massa voi olla yhtä suuri tai suurempi kuin itse nesteen lämpömassa.

Lämpöenergian perusyhtälö
Minkä tahansa materiaalin lämmittämiseen tarvittava energia voidaan määrittää käyttämällä peruslämmönsiirtosuhdetta:

Q=mcΔT Q=mc \\Delta TQ=mcΔT

Jossa:

QQQ=tarvitsi lämpöenergiaa

paino=MMM

ccc=lämpökapasiteetti

ΔT=lämpötilan nousu

Tämä laskenta on suoritettava itsenäisesti seuraaville:

Menettelyn viina

Palat

Tankin rakenne

Kaikki suuret hyllyt tai kalusteet

Sitten saadut energia-arvot lisätään kokonaislämmitystarpeen saamiseksi.

Nesteen lämpökuorman laskenta
Prosessineste on normaalisti lähtötilan lämpökuormitus.

Vesipohjaisilla ratkaisuilla on suhteellisen korkea ominaislämpökapasiteetti, joka lähestyy:

cvesi≈4,18 kJ/kg⋅K

Pinnoite- ja kemikaalisäiliöt ovat joskus satojen tai tuhansien litrojen kokoisia, joten pelkkä nesteen keittäminen voi viedä paljon tehoa.

Kuitenkin tuotannossa jatkuva kylmien metalliosien lisääminen voi pian tehdä työkappaleen kuormituksesta yhtä tärkeän.

Karkea nyrkkisääntö kokonaislämpökuorman määrittämisessä on lisätä työn massa nesteen massaan. Tämä likiarvo voi antaa karkean alustavan arvion, mutta tiukkaa teknistä laskelmaa varten nesteen ja työkappaleen osuudet erotetaan toisistaan ​​paremman tarkkuuden vuoksi, koska materiaalien ominaislämpökapasiteetti on hyvin erilainen.

Tarvittavan lämmittimen tehon laskeminen
Kun tarvittava kokonaislämpöenergia on laskettu, lämmittimen vähimmäisteho voidaan laskea jakamalla kokonaisenergia halutulla lämmitys{0}}lämpenemisajalla.

Suhde on seuraava:

P=QtP=\\frac{Q}{t}P=tQ​

Jossa:

PPP=tarvittava lämmitysteho

QQQ{0}}kokonaislämpöenergia

ttt=sallittu aika lämmetä-

Suurempi asennettu teho tarvitaan nopeaan palautumiseen kylmien osien lataamisen jälkeen.

Esimerkiksi:

Pienempi lämmittimen teho tarjoaa pitkän palautumisajan

Lyhyt palautumistavoite vaatii paljon suuremman tehotiheyden

Tämä liitäntä on kaikkien PTFE-lämmittimen kylmien työkappaleiden lämpenemisajan arvioiden perusta.

Ottaen huomioon säiliöiden lämpöhäviöt
Joka tapauksessa lämpenemisen aikana{0}}osa lämmittimen tehosta katoaa aina ympäristöön.

Tyypillisiä lämpöhäviöiden mekanismeja ovat:

Konvektio säiliön seinissä

Nesteen pintahaihtuminen

Säteily ilmaan

Ilmanvaihtohäviöt

Nämä häviöt ovat yleensä pienempiä kuin nesteen ja työkappaleiden lämmittämiseen tarvittava energia, mutta ne lisäävät lämmittimen kokonaistarvetta.

Lämpöhäviöt lisääntyvät, kun:

Pidemmät lämpenemisajat-

Säiliöitä käytetään korkeassa lämpötilassa

Suuri pinta-ala

Ilmanvaihto on suurempi

Huono eristys

Nämä jatkuvat häviöt on yleensä otettu huomioon ylimääräisellä turvamarginaalilla realistisessa suunnitteluarviossa.

Miksi wattitiheydellä on silti väliä?
Pientä PTFE-lämmitintä ei voi keskittyä vain suuriin lämmitystehotarpeisiin.

PTFE:n suurta kemiallista kestävyyttä kompensoi hieman alhainen lämmönjohtavuus. Liian suuri wattitiheys ylikuumentaa vaipan pintaa ja lyhentää lämmittimen käyttöikää.

Suurellakin teholla on noudatettava PTFE-vaipan wattitiheyden rajoituksia.

Näin ollen suuret lämpökuormitukset edellyttävät tyypillisesti:

Erilaiset sähkövastukset

Pidemmät lämmittimet

Vaipan pinta-alan kasvu

Pieni wattitiheys lämmittimen mallit

Tämä suunnittelumenetelmä mahdollistaa lämmön hajauttamisen turvallisemmin pitäen samalla vaipan lämpötilat hyväksytyissä rajoissa.

Wattitiheysrajojen huomiotta jättäminen lämmittimen valinnassa voi johtaa:

Ylikuumene PTFE

Lyhentynyt lämmittimen käyttöikä

Vaipan lämpötila on liian korkea

Kemiallinen vaurioituminen lähellä lämmittimen pintaa

Eräkäsittely johtaa jaksoittaiseen lämpökuormitukseen.
Jatkuvan prosessin säiliöitä käytetään yleensä lähellä vakaata{0}}tilaa. Erätoiminnot toimivat eri tavalla.

Jokainen kylmäosien erä aiheuttaa ohimenevän mutta merkittävän lämpöhäiriön.

Tämän häiriön vakavuus perustuu:

Osittainen massa

eräänlainen materiaali

Alkuosan lämpötila

Taajuuskuorma 3

Aika toipua

Jos kaadat kylmää terästä kuumaan prosessisäiliöön, voit työntää lämmittimen käymään lähes koko ajan.

Jos asennettu lämmityskapasiteetti on liian pieni, prosessilämpötila ei välttämättä koskaan palaa kokonaan tuotantojaksojen välillä.

#### Lämpöhitauden ja tuotannon tehokkuuden välinen suhde
Valmistuksen johdonmukaisuuteen vaikuttaa suoraan lämpöinertia.

Hidas lämpötilan palautuminen voi vaikuttaa:

Päällystyksen hinnat

Reaktion kinetiikka

Etch Tulokset

Viskositeetti

Pintakäsittelyn laatu

Sähköpinnoitusjärjestelmien lämpötilan epävakaus voi myös vaikuttaa kerrostuman paksuuden tasaisuuteen ja prosessin toistettavuuteen.

Lämmitinten oikea mitoitus on siten lämpötekninen ongelma ja prosessin laatuongelma.

Säiliöön menevän työn lämpömassaa on pidettävä kiinteänä osana lämmitysjärjestelmän kokonaissuunnittelua.

Johtopäätös
PTFE-uppolämmittimen tarvittava lämpenemisaika{0}}on huomattavasti suurempi kuin nesteen tilavuuden laskeminen. Järjestelmän kokonaislämmöntarpeeseen vaikuttavat voimakkaasti upotettavan työkappaleen massa, materiaalityyppi ja alkulämpötila.

Kylmien teräskomponenttien ominaislämpö on noin 0,5 kJ/kg·K ja ne imevät valtavan määrän energiaa lämmittäessään, ja niistä tulee usein yksi prosessisäiliön suurimmista jäähdytyselementeistä. Lämmittimen minimiteho voidaan laskea lisäämällä nesteen, säiliörakenteen, kalusteiden ja osien lämmittämiseen tarvittava kokonaisenergia ja vertaamalla sitä haluttuun palautumisaikaan.

Samanaikaisesti PTFE-wattitiheyden rajoitukset on pidettävä hyväksyttävillä toiminta-alueilla, mikä vaatii yleensä useiden lämmittimien tai suurempien matalatiheyksisten rakenteiden käyttöä lämmön hajottamiseksi kunnolla.

Käytännön prosessilämmityssuunnittelussa kylpyyn menevien osien paino ja laji ovat erottamattomia itse kiukaan mitoituslaskelmasta. Jos et ota huomioon tuota lämpömassaa, sinulla on lähes taattu turhauttavan viivästynyt prosessivaste. Säilytettävän lämmön määrä riippuu myös siitä, mitä säiliöön menee metallimassan osalta.