एक रासायनिक संयंत्र को 3,000-लीटर एसिड स्नान के लिए 12 किलोवाट ताप क्षमता की आवश्यकता होती है। स्नान रसायन विज्ञान और तापमान के लिए शीथ तापमान को सुरक्षित सीमा के भीतर रखने के लिए 0.9 W/cm² से अधिक वाट घनत्व की आवश्यकता नहीं होती है। प्लांट के रखरखाव प्रबंधक ने सवाल किया कि क्या पीटीएफई विसर्जन हीटर टैंक में फिट होने के लिए बहुत बड़ा होने के बिना उस वाट घनत्व पर 12 किलोवाट प्रदान कर सकता है।
इसका उत्तर हां है, लेकिन इसके लिए एक डिज़ाइन दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है जो मानक हीटर चयन से भिन्न होता है। कम वाट घनत्व और उच्च किलोवाट आउटपुट विरोधाभासी नहीं हैं -उन्हें बस अधिक सतह क्षेत्र की आवश्यकता होती है। चुनौती उस सतह क्षेत्र को उपलब्ध टैंक स्थान में फिट करने की है।
भूतल क्षेत्र की आवश्यकता
शक्ति, सतह क्षेत्र और वाट घनत्व के बीच संबंध सीधा है: ए=पी / डब्ल्यूडी। 0.9 डब्लू/सेमी² पर 12 किलोवाट के लिए, आवश्यक सतह क्षेत्र 13,333 सेमी² है। यह एक बड़ा क्षेत्र है {{7}लगभग एक छोटी कार की विंडशील्ड के आकार का {{8}और इसे एक हीटर में पैक किया जाना चाहिए जो टैंक में फिट हो।
50 मिमी शीथ व्यास वाला एक मानक सीधा पीटीएफई हीटर प्रति 100 मिमी गर्म लंबाई में लगभग 157 सेमी² प्रदान करता है। 13,333 सेमी² प्राप्त करने के लिए, गर्म लंबाई 8,500 मिमी-8.5 मीटर की आवश्यकता होगी। वह किसी भी सामान्य टैंक में फिट नहीं होता.
| वाट क्षमता | वाट घनत्व | आवश्यक सतह क्षेत्र | गर्म लंबाई (50 मिमी) | गर्म लंबाई (63 मिमी) |
|---|---|---|---|---|
| 6 किलोवाट | 0.9 डब्ल्यू/सेमी² | 6,667 सेमी² | 4,250 मिमी | 3,370 मिमी |
| 8 किलोवाट | 0.9 डब्ल्यू/सेमी² | 8,889 सेमी² | 5,660 मिमी | 4,490 मिमी |
| 10 किलोवाट | 0.9 डब्ल्यू/सेमी² | 11,111 सेमी² | 7,080 मिमी | 5,610 मिमी |
| 12 किलोवाट | 0.9 डब्ल्यू/सेमी² | 13,333 सेमी² | 8,500 मिमी | 6,730 मिमी |
| 15 किलोवाट | 0.9 डब्ल्यू/सेमी² | 16,667 सेमी² | 10,620 मिमी | 8,410 मिमी |
कम {{0}वाट{{1}घनत्व उच्च{{2}आउटपुट पीटीएफई हीटरों के लिए सतह क्षेत्र और गर्म लंबाई की आवश्यकताएं
मल्टी-पास समाधान
सतह क्षेत्र की समस्या को गर्म तत्व को मल्टी{0}}पास कॉन्फ़िगरेशन में मोड़कर हल किया जाता है। 1,000 मिमी प्रत्येक के आठ पास वाला एक हीटर लगभग 1,000 × 400 मिमी के पदचिह्न में 8,000 मिमी गर्म लंबाई प्रदान करता है। 63 मिमी शीथ व्यास के साथ, जो लगभग 15,800 सेमी² सतह क्षेत्र प्रदान करता है, जो 0.9 डब्ल्यू/सेमी² पर 12 किलोवाट के लिए पर्याप्त है।
पासों की संख्या और पास की लंबाई उपलब्ध टैंक स्थान द्वारा निर्धारित की जाती है। एक गहरा टैंक लंबे और कम मार्ग की अनुमति देता है। एक उथले टैंक को छोटे और अधिक मार्गों की आवश्यकता होती है।
| पास गिनती | पास की लंबाई | कुल गर्म लंबाई | पदचिह्न (लगभग) | सतह क्षेत्र (63 मिमी) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1,000 मिमी | 4,000 मिमी | 1,000 × 250 मिमी | 7,900 सेमी² |
| 6 | 1,000 मिमी | 6,000 मिमी | 1,000 × 380 मिमी | 11,900 सेमी² |
| 8 | 1,000 मिमी | 8,000 मिमी | 1,000 × 500 मिमी | 15,800 सेमी² |
| 10 | 800 मिमी | 8,000 मिमी | 800 × 500 मिमी | 15,800 सेमी² |
| 12 | 700 मिमी | 8,400 मिमी | 700 × 500 मिमी | 16,600 सेमी² |
उच्च{{1}आउटपुट कम{{2}वाट{{3}घनत्व वाले PTFE हीटरों के लिए मल्टी-पास कॉन्फ़िगरेशन
प्रवाह और अंतर संबंधी विचार
कई पासों वाला एक मल्टी-पास हीटर प्रवाह छायांकन का जोखिम पैदा करता है। दर्रों के बीच तरल पदार्थ स्थिर हो सकता है, जिससे गर्मी हस्तांतरण कम हो सकता है और गर्म स्थान बन सकते हैं। दर्रे के बीच प्रवाह की अनुमति देने के लिए दर्रा अंतर पर्याप्त होना चाहिए।
दर्रों के बीच 30-40 मिमी की दूरी आम तौर पर मध्यम उत्तेजना वाले जलीय स्नान के लिए पर्याप्त होती है। चिपचिपे तरल पदार्थ या कम प्रवाह की स्थिति के लिए, 40-50 मिमी की व्यापक दूरी की सिफारिश की जाती है। दूरी हीटर के पदचिह्न को बढ़ाती है, जिसे टैंक फिट में ध्यान में रखा जाना चाहिए।
| रिक्ति पास करें | दर्रों के बीच प्रवाह | हॉट स्पॉट जोखिम | 8 पास के लिए पदचिह्न |
|---|---|---|---|
| 20 मिमी | गरीब | उच्च | 500 × 400 मिमी |
| 30 मिमी | मध्यम | मध्यम | 650 × 400 मिमी |
| 40 मिमी | अच्छा | कम | 800 × 400 मिमी |
| 50 मिमी | उत्कृष्ट | बहुत कम | 950 × 400 मिमी |
पास रिक्ति और प्रवाह, हॉट स्पॉट जोखिम और पदचिह्न पर इसका प्रभाव
विद्युत विन्यास
480V तीन चरण पर 12 किलोवाट का हीटर प्रति चरण लगभग 14.4 A ऊर्जा खींचता है। तत्व को एकल तीन चरण लोड के रूप में या समानांतर में वायर्ड एकाधिक एकल चरण तत्वों के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। टर्मिनल परिक्षेत्र में कंडक्टरों और कनेक्शनों को समायोजित किया जाना चाहिए।
मल्टी-पास हीटर के लिए, तत्व को अक्सर कई सर्किटों में विभाजित किया जाता है, प्रत्येक की अपनी टर्मिनल जोड़ी होती है। यह हीटर को उपलब्ध आपूर्ति के लिए तार लगाने की अनुमति देता है और एक सर्किट विफल होने पर कुछ अतिरेक प्रदान करता है।
जब टैंक आवश्यक सतह क्षेत्र को समायोजित नहीं कर पाता
यदि टैंक 0.9 W/cm² पर 12 किलोवाट के लिए आवश्यक सतह क्षेत्र को समायोजित नहीं कर सकता है, तो विकल्प वाट क्षमता को कम करना, वाट घनत्व को बढ़ाना (छोटी सेवा जीवन को स्वीकार करना), या टैंक के चारों ओर वितरित कई हीटरों का उपयोग करना है।
एकाधिक हीटर अक्सर सबसे अच्छा समाधान होते हैं। दो 6 किलोवाट हीटर, प्रत्येक का अपना मल्टी{2}}पास बंडल होता है, जिसे विपरीत दीवारों पर या टैंक के विभिन्न कोनों में रखा जा सकता है। प्रत्येक हीटर 0.9 W/cm² पर संचालित होता है, और साथ में वे 12 किलोवाट प्रदान करते हैं।
जब कस्टम कॉन्फ़िगरेशन ही एकमात्र विकल्प हो
0.9 डब्लू/सेमी² पर 12 किलोवाट ड्यूटी के लिए 13,333 सेमी² सतह क्षेत्र की आवश्यकता होती है, जो किसी भी मानक पीटीएफई इमर्शन हीटर द्वारा प्रदान किए जाने वाले क्षेत्र से अधिक है। आठ या अधिक पास, 63 मिमी शीथ व्यास और 40 मिमी रिक्ति के साथ एक कस्टम पीटीएफई विसर्जन हीटर कॉन्फ़िगरेशन एक सामान्य 3,000-लीटर टैंक के भीतर आवश्यक सतह क्षेत्र प्रदान करता है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए टैंक आयाम, स्नान रसायन, ऑपरेटिंग तापमान, प्रवाह की स्थिति और आवश्यक वाट क्षमता की आवश्यकता होती है।
