एक प्लेटिंग लाइन ने देखा कि उत्पादन मात्रा में कोई बदलाव किए बिना छह महीनों में इसकी बिजली की खपत लगभग 12% बढ़ गई थी। टैंक सेटपॉइंट पर पहुंच रहा था, और हीटर का करंट नेमप्लेट से मेल खा रहा था। उपयोगिता बिल ने एक अलग कहानी बताई। स्नानघर में समान गर्मी पहुंचाने के लिए हीटर अधिक ऊर्जा की खपत कर रहा था। अंतर म्यान पर 1.8 मिमी स्केल परत का था।
पीटीएफई इमर्शन हीटर में ऊर्जा दक्षता कोई निश्चित संपत्ति नहीं है। यह म्यान की सतह की स्थिति के साथ बदलता है। एक स्वच्छ हीटर गर्मी को प्रक्रिया द्रव में कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करता है। एक स्केल्ड हीटर कम गर्मी स्थानांतरित करता है और पर्यावरण को अधिक नुकसान पहुंचाता है-या स्नान के समान तापमान को बनाए रखने के लिए अधिक ऊर्जा की खपत करता है।
हीटर का ऊर्जा संतुलन
हीटर में विद्युत ऊर्जा इनपुट प्रक्रिया द्रव को दी गई गर्मी और नुकसान के बराबर होती है। एक साफ हीटर में, नुकसान न्यूनतम होता है, और लगभग सारी ऊर्जा स्नान को गर्म करने में चली जाती है। स्केल्ड हीटर में, स्केल परत थर्मल प्रतिरोध जोड़ती है, जिससे म्यान का तापमान बढ़ जाता है। उच्च म्यान तापमान टर्मिनल बाड़े, निकला हुआ किनारा और टैंक की दीवारों के माध्यम से नुकसान बढ़ाता है।
जो ऊर्जा प्रक्रिया द्रव तक नहीं पहुंचती वह बर्बाद हो जाती है। उपयोगिता मीटर कुल ऊर्जा इनपुट को मापता है, न कि वितरित उपयोगी गर्मी को। एक स्केल्ड हीटर समान धारा खींचता है लेकिन कम गर्मी देता है, इसलिए कुल ऊर्जा इनपुट के लिए उपयोगी गर्मी का अनुपात दक्षता {{3} कम हो जाती है।
| स्केल की मोटाई | म्यान ΔT वृद्धि | गर्मी पहुंचाई गई | ऊर्जा इनपुट | क्षमता | ऊर्जा का कचरा |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 मिमी (स्वच्छ) | आधारभूत | 100% | 100% | 95–98% | 2–5% |
| 0.5 मिमी | 6-9 डिग्री | 97% | 100% | 92–95% | 5–8% |
| 1.0 मिमी | 12-18 डिग्री | 93% | 100% | 88–92% | 8–12% |
| 2.0 मिमी | 25-35 डिग्री | 85% | 100% | 80–85% | 15–20% |
| 3.0 मिमी | 38-52 डिग्री | 75% | 100% | 70–78% | 22–30% |
पीटीएफई विसर्जन हीटरों पर स्केल मोटाई के कार्य के रूप में ऊर्जा दक्षता और अपशिष्ट
स्केल ऊर्जा की खपत क्यों बढ़ाता है?
स्केल परत म्यान और प्रक्रिया द्रव के बीच एक इन्सुलेट कंबल के रूप में कार्य करती है। उसी ऊष्मा प्रवाह के लिए उस अतिरिक्त प्रतिरोध को पार करने के लिए, म्यान का तापमान बढ़ना चाहिए। उच्च म्यान तापमान हीटर और पर्यावरण के बीच तापमान अंतर को बढ़ाता है, जिससे अधिक नुकसान होता है।
हानि कई मार्गों से होती है। टर्मिनल परिक्षेत्र, जो ठंडे क्षेत्र द्वारा हीटर से जुड़ा होता है, गर्मी को म्यान से दूर ले जाता है। निकला हुआ किनारा, जो टैंक की दीवार से जुड़ा हुआ है, टैंक संरचना में गर्मी का संचालन करता है। टैंक की दीवारें और सतह अधिक गर्मी खो देती हैं क्योंकि स्नान का तापमान एक हीटर द्वारा निर्धारित बिंदु पर बनाए रखा जाता है जो अधिक गर्म और लंबे समय तक चलता है।
कुल प्रभाव यह है कि स्नान में समान उपयोगी गर्मी पहुंचाने के लिए हीटर को अधिक ऊर्जा की खपत करनी होगी। पतली स्केल परतों के लिए दक्षता हानि छोटी होती है, लेकिन जैसे-जैसे स्केल मोटी होती जाती है, यह तेजी से बढ़ती है।
लंबे समय तक चलने का यौगिक प्रभाव
एक स्केल्ड हीटर न केवल दक्षता खो देता है, बल्कि लंबे समय तक चलता है। नियंत्रक देखता है कि स्नान का तापमान गिर रहा है या निर्धारित बिंदु तक नहीं पहुंच पा रहा है और हीटर को सक्रिय रखता है। हीटर उच्च कर्तव्य चक्र पर काम करता है, अधिक घंटों में अधिक ऊर्जा की खपत करता है।
एक स्वच्छ प्रणाली में, सेटपॉइंट बनाए रखने के लिए हीटर 40% समय तक चल सकता है। 2 मिमी स्केल परत के साथ, यह 55-60% समय चल सकता है। कम दक्षता और लंबे समय तक चलने के संयोजन से कुल ऊर्जा खपत 30-50% बढ़ जाती है।
| स्केल की मोटाई | हीटर ड्यूटी चक्र | दैनिक परिचालन घंटे | दैनिक ऊर्जा खपत | स्वच्छ के सापेक्ष |
|---|---|---|---|---|
| 0 मिमी | 40% | 9.6 घंटे | 48 किलोवाट | 1.0× |
| 0.5 मिमी | 44% | 10.6 घंटे | 53 किलोवाट | 1.1× |
| 1.0 मिमी | 50% | 12.0 घंटे | 60 किलोवाट | 1.25× |
| 2.0 मिमी | 58% | 13.9 घंटे | 70 किलोवाट | 1.45× |
| 3.0 मिमी | 68% | 16.3 घंटे | 82 किलोवाट | 1.7× |
निरंतर सेवा में 5 किलोवाट हीटर के लिए स्केल मोटाई के एक फ़ंक्शन के रूप में ऊर्जा खपत
ऊर्जा बर्बादी की लागत
ऊर्जा बर्बादी की लागत बिजली दर, हीटर की वाट क्षमता और संचालन के घंटों पर निर्भर करती है। $0.10 प्रति kWh पर प्रति वर्ष 6,000 घंटे चलने वाले 5 किलोवाट हीटर के लिए, एक स्वच्छ हीटर के लिए वार्षिक ऊर्जा लागत $3,000 है। 2 मिमी स्केल परत इसे बढ़ाकर $4,350 कर देती है - प्रति वर्ष अतिरिक्त $1,350।
20 हीटरों वाले एक संयंत्र में, पैमाने से होने वाली ऊर्जा बर्बादी प्रति वर्ष कुल $27,000 हो सकती है। यह हीटरों को साफ रखने वाले निवारक रखरखाव कार्यक्रम की लागत से अधिक है।
| हीटर की वाट क्षमता | वार्षिक घंटे | स्वच्छ ऊर्जा लागत | 1 मिमी स्केल लागत | 2 मिमी स्केल लागत | वार्षिक अपशिष्ट |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 किलोवाट | 6,000 | $1,800 | $2,250 | $2,610 | $810 |
| 5 किलोवाट | 6,000 | $3,000 | $3,750 | $4,350 | $1,350 |
| 8 किलोवाट | 6,000 | $4,800 | $6,000 | $6,960 | $2,160 |
| 12 किलोवाट | 6,000 | $7,200 | $9,000 | $10,440 | $3,240 |
हीटर की वाट क्षमता और स्केल मोटाई के अनुसार वार्षिक ऊर्जा लागत और अपशिष्ट $0.10 प्रति kWh
एक ऊर्जा बचत उपाय के रूप में डीस्केलिंग
डीस्केलिंग हीटर की गर्मी हस्तांतरण दक्षता को बहाल करता है। स्केलिंग के बाद, म्यान का तापमान गिर जाता है, कर्तव्य चक्र सामान्य हो जाता है, और ऊर्जा की खपत वापस स्वच्छ आधार रेखा पर आ जाती है। डीस्केलिंग से होने वाली ऊर्जा की बचत अक्सर कुछ महीनों के भीतर सफाई की लागत को उचित ठहराती है।
2 मिमी स्केल वाला एक हीटर जिसे डीस्केल किया जाता है, 5 किलोवाट इकाई के लिए प्रति वर्ष $1,350 की ऊर्जा बचाता है। यदि डीस्केलिंग में श्रम और सामग्री में $500 की लागत आती है, तो भुगतान पांच महीने से कम है। उसके बाद, बचत तब तक जारी रहती है जब तक कि पैमाना दोबारा नहीं बन जाता।
ऊर्जा दक्षता की निगरानी
दक्षता की निगरानी करने का सबसे सरल तरीका हीटर के कर्तव्य चक्र या चलने के समय को ट्रैक करना है। एक हीटर जो नए हीटर की तुलना में अधिक समय तक चल रहा है, उसकी कार्यक्षमता कम हो रही है। एक करंट लॉग या एक रन{2}}टाइम मीटर डेटा प्रदान करता है।
ऑपरेटिंग लोड पर शीथ तापमान को मापना एक अधिक प्रत्यक्ष तरीका है। एक म्यान तापमान जो स्वच्छ आधार रेखा से 10-15 डिग्री ऊपर बढ़ गया है, यह दर्शाता है कि पैमाना बढ़ रहा है और दक्षता घट रही है।
जब स्केल-संबंधित ऊर्जा अपशिष्ट एक विशिष्टता समस्या का संकेत देता है
एक ही टैंक में बार-बार स्केल बिल्डअप और ऊर्जा बर्बादी से संकेत मिलता है कि हीटर एक वाट घनत्व पर काम कर रहा है जो रसायन विज्ञान और प्रवाह की स्थिति के लिए बहुत अधिक है। कम {{1}वाट-घनत्व वाला हीटर ठंडा चलता है, स्केल को अधिक धीरे-धीरे जमा करता है, और अपनी दक्षता को लंबे समय तक बनाए रखता है। कम वाट घनत्व, बड़े सतह क्षेत्र और बेहतर प्रवाह पहुंच के साथ एक कस्टम पीटीएफई विसर्जन हीटर कॉन्फ़िगरेशन स्केल गठन और संबंधित ऊर्जा अपशिष्ट को कम करता है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए स्नान रसायन विज्ञान, ऑपरेटिंग तापमान, पानी की कठोरता और आवश्यक वाट क्षमता की आवश्यकता होती है।
