Одабир грејача заснованог искључиво на запремини резервоара често доводи до премалих или превеликих инсталација. Врста течности-било да је вода, киселина, уље или вискозни полимер-драматично мења снагу потребну за постизање и одржавање дате температуре. Правилно усклађивање снаге грејача са својствима течности обезбеђује ефикасан рад, спречава прегревање и продужава животни век опреме.
Кључна својства течности која утичу на величину грејача
Две фундаменталне термичке особине одређују како течност реагује на примењену топлоту: специфични топлотни капацитет и топлотна проводљивост.
Специфични топлотни капацитет (кЈ/кг·К) представља енергију потребну да се температура једног килограма течности подигне за један степен Келвина. Течности са вишом специфичном топлотом захтевају више снаге за загревање-. За референцу:
Вода: 4,18 кЈ/кг·К
20% раствор сумпорне киселине: ~3,5 кЈ/кг·К
Минерално уље: ~1,8–2,4 кЈ/кг·К
Густина (кг/м³) је такође важна. Загревање густе течности попут концентроване сумпорне киселине захтева више укупне енергије по јединици запремине него загревање исте запремине лакшег уља.
Топлотна проводљивост утиче на то колико ефикасно се топлота преноси са површине ПТФЕ грејача у расуту течност. Лоши топлотни проводници (већина уља, полимера) стварају локализоване ризике од прегревања ако је густина у ватима превисока.
Топлотни губици и снага одржавања
Ниједан резервоар није савршено изолован. Топлота излази кроз зидове резервоара, површину течности и прикључке цеви. Потребна снага одржавања једнака је укупној стопи губитка топлоте на жељеној радној температури. Већи резервоари са већом површином губе више топлоте, чак и ако је врста течности идентична.
ПТФЕ грејач{0}}добре величине мора да обезбеди довољно снаге за две различите фазе:
Фаза{0}}загревања: Подигните течност од амбијенталне до задате вредности у жељеном времену.
Фаза одржавања: Замените топлоту изгубљену у околини када се постигне задата вредност.
Захтев за{0}}снагом загревања обично доминира при одређивању величине за групне процесе. За системе са континуираним протоком, снага такође мора подићи долазећу хладну течност на температуру процеса.
Ограничења густине у ватима за ПТФЕ грејаче
ПТФЕ (политетрафлуороетилен) грејачи имају максималну препоручену густину у ватима од 1,5 В/цм². Густина у ватима је топлотни ток по јединици површине грејача. Прекорачење ове границе узрокује деградацију ПТФЕ-а, стварање пликова или прерано отказивање.
Приликом одабира снаге ПТФЕ грејача за дату врсту течности, укупна снага мора бити распоређена на довољној површини. Течности ниске топлотне проводљивости (уља, полимери) захтевају још нижу густину у ватима-обично 0,5–1,0 В/цм²- да би се избегло локализовано кључање и угљенисање филма.
Практични водич: Како одабрати снагу ПТФЕ грејача на основу типа течности
Корисна полазна тачка је израчунавање теоријске снаге потребне за загревање-помоћу следеће формуле:
Где ефикасност узима у обзир губитке топлоте (обично 0,7–0,9). За грубо димензионисање, многи инжењери користе правила о вати-по-галону, прилагођена типу течности.
Табела испод даје конзервативне почетне вредности за снагу одржавања у изолованим резервоарима. За неизоловане резервоаре или захтеве за брзо{1}загревање, помножите ове вредности са 1,5–3,0.
Да бисте правилно изабрали тип течности за напајање ПТФЕ грејача, препоручују се следећи кораци:
Одредите потребно{0}}време загревања и пораст температуре.
Израчунајте теоријску енергију користећи специфичну топлоту и масу течности.
Додајте сигурносну маргину за губитке топлоте (обично 20–30%).
Проверите да резултујућа снага, када се подели са расположивом површином ПТФЕ грејача, не прелази 1,5 В/цм² (или ниже за уља).
За течности са слабом топлотном проводљивошћу, повећајте дужину грејача или додајте више јединица да бисте проширили снагу.
Уобичајене грешке у одређивању величине које треба избегавати
До смањења величине долази када се разматра само запремина резервоара без узимања у обзир течности високе специфичне топлоте (киселих раствора) или превеликих губитака топлоте. Симптоми укључују продужено време{1}}загревања или немогућност достизања задате вредности.
Предимензионирање са великом густином у ватима на малој површини грејача доводи до оштећења ПТФЕ-а, посебно у уљима. Грејач од 6 кВ са само 400 цм² површине ради на 1,5 В/цм²-прихватљиво за воду, али деструктивно за уље.
Закључак
Исправан избор снаге за ПТФЕ грејач зависи првенствено од специфичне топлоте течности, топлотне проводљивости и топлотних губитака резервоара, а не само од запремине. Течности високе специфичне топлоте (киселине, раствори{1}}на бази воде) захтевају више киловата по галону. Течности лоше топлотне проводљивости (уља, полимери) захтевају смањену густину у ватима, што се постиже ширењем исте укупне снаге на већу површину грејача.
Правилна величина спречава споро загревање{0}}и превремени квар грејача. Усклађивањем укупне снаге грејача и густине у ватима са термичким својствима течности, постиже се поуздано и ефикасно загревање процеса. За коначни избор, увек консултујте спецификације произвођача и размотрите теренско тестирање са репрезентативним узорцима течности.
