Приликом одређивања величине грејача за нови резервоар, прво питање је често "Колико вати по галону?" Иако је детаљан прорачун топлотног губитка идеалан, брзе референтне вредности пружају корисну почетну тачку-нарочито када тип течности значајно мења одговор. Различита решења захтевају различите густине снаге по јединици запремине, а коришћење једног правила за све течности доводи до спорог грејања или оштећења опреме. Метода вати-по-галону је груба смерница за димензионисање заснована на типичним губицима топлоте у индустријским резервоарима и жељеном времену{5}}загревања, али мора да се прилагоди специфичној течности која се загрева.
Концепт вати по галону као смерница за одређивање величине
Вати по галону (В/гал) изражавају снагу грејача потребну по јединици запремине течности за одржавање или подизање температуре у просечним условима. Ова метрика узима у обзир губитке топлоте кроз зидове резервоара, испаравање површине течности и термичка својства течности. За високо изоловане резервоаре са захтевима за споро загревање{2}}, довољне су ниже вредности В/гал. За неизоловане резервоаре или потребе за брзим{4}загревањем, потребне су веће вредности. Доле наведени бројеви претпостављају умерено изоловани резервоар (нпр. 25–50 мм изолације), температуру околине од 20°Ц и жељени пораст температуре од 40–60°Ц.
Правило-од-препорука за палац према типу решења
Вода и разблажени водени раствори
За воду, дејонизовану воду и већину разблажених водених раствора (пХ 6–8, низак садржај чврстих материја), опсег одржавања од 10–15 В/гал је обично довољан за одржавање температуре у односу на нормалне губитке топлоте. За почетно загревање-са амбијенталне температуре на 60–80°Ц у року од 2–4 сата, препоручује се 20–30 В/гал. Вода има висок специфични топлотни капацитет (4,18 кЈ/кг·К) и релативно добру топлотну проводљивост, што омогућава већу густину у ватима без локализованог прегревања. Горњи крај опсега (15 В/гал за одржавање) се односи на неизоловане резервоаре или оне са високом површинском агитацијом.
Уља и{0}}течности ниске проводљивости
Уља (минерално уље, термално уље, хидраулично уље) и други вискозни флуиди захтевају знатно мању снагу по галону због ниже специфичне топлоте (1,8–2,4 кЈ/кг·К) и лоше топлотне проводљивости. Опсег одржавања од 5–8 В/гал је стандардан. Почетне вредности{6}}загревања не би требало да пређу 10–15 В/гал јер већа концентрација снаге изазива локализовано кључање филма и деградацију ПТФЕ површине. Често се примећује да коришћење 10 В/гал за одржавање уља доводи до превелике величине и брзог квара ПТФЕ. Прецизнији метод укључује израчунавање потребне снаге на основу масе уља и специфичне топлоте, а затим дистрибуцију те снаге на дугу дужину грејача да би се густина у ватима одржала испод 0,8 В/цм².
Киселе купке (поплочавање, кисељење, анодизација)
Кисели раствори-као што су сумпорна киселина, хлороводонична киселина, хромна киселина и никл ацетатни заптивачи-у многим случајевима имају већу густину и специфичну топлоту од воде. На пример, 20% сумпорна киселина има специфичну топлоту од приближно 3,5 кЈ/кг·К, али њена густина је око 1,14 кг/Л, што резултира запреминским топлотним капацитетом сличним или већим од воде. Сходно томе, киселим купкама је често потребно 20–30 В/гал за одржавање и 40–60 В/гал за брзо загревање{11}}. Веће вредности узрокују агресивне губитке топлоте кроз зидове резервоара (многи резервоари за киселину су направљени од полипропилена или ПВДФ-а, који су лоши изолатори) и потребу да се одржи прецизна температура за квалитет полагања. Међутим, густина у ватима ПТФЕ грејача и даље мора да се одржава на или испод 1,5 В/цм², што може захтевати више дугих грејача уместо једне кратке,{16}}јединице велике снаге.
Улога граница густине вата
Критично ограничење које превазилази свако правило о вати-по-галону је максимална дозвољена густина вати за ПТФЕ грејаче: 1,5 В/цм². Укупна снага мора бити распоређена на довољно површине плашта да остане испод ове границе. За грејање на уље, безбедна густина у ватима је много нижа-обично 0,5–0,8 В/цм²-због лоше топлотне проводљивости и ризика од коксовања. Према томе, грејачу од 6 кВ за резервоар за уље може бити потребна загревана дужина 2-3 пута већа од грејача од 6 кВ за воду. У пракси, када се израчунавају вати ПТФЕ грејача по галону за уље, укупна снага се намерно одржава ниском (5–8 В/гал) тако да чак и скромна површина грејача остаје испод 0,8 В/цм².
За киселе купке које захтевају 30 В/гал, укупна снага може бити висока. Ако је запремина резервоара 100 галона, то сугерише 3000 В (3 кВ) за одржавање. При 1,5 В/цм², потребна површина загревања је 2000 цм². Типичан ПТФЕ грејач пречника 25 мм има површину од приближно 78,5 цм² на 100 мм дужине. Дакле, потребна је загревана дужина од око 2550 мм (2,55 метара). Ово се може постићи са два или три равна вертикална грејача или дугачким дизајном у облику слова Л-.
Важна упозорења
Ове вредности вати{0}}по-галону су почетне процене, а не коначне спецификације. Стварни захтеви за напајање зависе од:
Изолација резервоара: Неизоловани челични или пластични резервоари могу удвостручити губитке топлоте.
Температура околине: Хладни подови (5–10°Ц) повећавају потребе за грејањем{2}}за напајањем.
Жељено време{0}}загревања: Преполовљење{1}}времена загревања удвостручује потребну снагу.
Површинско мешање: Прскање ваздуха или померање делова повећава губитак топлоте испаравањем.
Материјал резервоара: Метални резервоари проводе топлоту напоље; пластични резервоари имају нижу топлотну проводљивост, али могу имати тање зидове.
За прецизно димензионисање препоручује се прорачун губитка топлоте користећи површину резервоара, вредност Р-изолације и жељену температурну разлику. Метода вати-по-галону најбоље се користи за почетно буџетирање или за мале резервоаре (испод 50 галона) где су детаљни прорачуни мање критични.
Закључак
Правила за-по-галону нуде брзу процену за димензионисање ПТФЕ грејача: 10–15 В/гал за воду, 5–8 В/гал за уља и 20–30 В/гал за кисела купатила. Ове вредности служе као практична почетна тачка, али коначно одређивање величине треба да узме у обзир стварне губитке топлоте, жељено време{9}}загревања и критичну границу густине ПТФЕ у ватима од 1,5 В/цм² (сведено на 0,5–0,8 В/цм² за уља). Правилним димензионисањем избегава се и недовољно загревање (спора производња, лош квалитет процеса) и превремени квар грејача (суво печење, деградација ПТФЕ). За поуздан дуготрајан рад, смерница о ватима-по-галону треба да се комбинује са провером површине и, где је могуће, потпуном термичком анализом система резервоара.
