Une usine de finition des métaux avait besoin de dimensionner un thermoplongeur de remplacement en PTFE pour un réservoir d'anodisation à l'acide chromique de 2 000 -litres. Le bain fonctionnait à 55 degrés et l'installation nécessitait un temps de chauffage de quatre heures à partir de 20 degrés. Le chauffage existant était sous-dimensionné et le réservoir n’avait jamais atteint le point de consigne pendant le pic de production. L'équipe de maintenance devait calculer la puissance correcte avant de commander un remplacement.
Le dimensionnement d'un thermoplongeur en PTFE pour un réservoir d'acide chromique nécessite trois calculs : la charge de chauffage-, la charge de maintenance et la surface requise pour une densité de puissance sûre. Chaque calcul dépend de la chimie du bain, des dimensions du réservoir et des conditions de fonctionnement.
Étape 1 : Calculer la-charge thermique
La charge de chauffage-est l'énergie nécessaire pour faire passer le bain de la température ambiante au point de consigne dans le temps souhaité. La formule est : kW=(litres × ΔT × Cp × densité) / (3 600 × heures).
Pour un bain d'acide chromique de 2 000-litres avec une densité de 1 150 kg/m³ et une chaleur spécifique de 3,75 kJ/kg·K, un chauffage de 20 degrés à 55 degrés en quatre heures nécessite environ 23 kW. En ajoutant 20 % de pertes lors de la montée en température, on obtient 28 kW.
| Volume du réservoir | Augmentation de la température | Temps de préchauffage- | Chauffer-Charge de montée | Avec une marge de perte de 20 % |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 35 degrés | 4 heures | 11,5 kW | 14 kW |
| 1,500 L | 35 degrés | 4 heures | 17,2 kW | 21 kW |
| 2,000 L | 35 degrés | 4 heures | 23,0 kW | 28 kW |
| 2,500 L | 35 degrés | 4 heures | 28,7 kW | 34 kW |
| 3,000 L | 35 degrés | 4 heures | 34,5 kW | 41 kW |
Charge de chauffe-pour les bains d'acide chromique à 1 150 kg/m³ et 3,75 kJ/kg·K
Étape 2 : Calculer la charge de maintenance
La charge de maintenance est l'énergie nécessaire pour maintenir le point de consigne contre les pertes continues. Pour un réservoir de 2 000 litres à 55 degrés, les pertes de paroi sont de 1,5 à 2,5 kW, les pertes de surface sont de 0,8 à 1,5 kW et la charge de production est de 1 à 3 kW. La charge de maintenance totale est de 3,3 à 7,0 kW.
Le radiateur doit être dimensionné pour la plus grande charge de chauffage-ou de maintenance. Pour ce réservoir, la charge de chauffage-de 28 kW est plus importante.
Étape 3 : Calculer la superficie requise
La surface dépend de la puissance et de la densité de puissance sûre pour l'acide chromique. Pour un thermoplongeur en PTFE dans de l'acide chromique à 55 degrés, la densité de puissance sûre est de 1,0 à 1,2 W/cm².
Pour une puissance de 28 kW à 1,0 W/cm², la surface requise est de 28 000 cm². Un seul radiateur droit avec un diamètre de gaine de 50 mm aurait besoin de 17 834 mm de longueur chauffée-beaucoup plus longue que n'importe quel réservoir normal. Une configuration multi-passes ou plusieurs radiateurs sont nécessaires.
| Puissance | Densité de puissance sûre | Surface requise | Longueur chauffée à 50 mm de gaine | Configuration à plusieurs-passes |
|---|---|---|---|---|
| 15 kW | 1,0 W/cm² | 15 000 cm² | 9 554 millimètres | 6 passes × 1 592 mm |
| 20 kW | 1,0 W/cm² | 20 000 cm² | 12 739 millimètres | 8 passes × 1 592 mm |
| 25 kW | 1,0 W/cm² | 25 000 cm² | 15 924 millimètres | 10 passes × 1 592 mm |
| 28 kW | 1,0 W/cm² | 28 000 cm² | 17 834 millimètres | 12 passes × 1 486 mm |
| 30 kW | 1,0 W/cm² | 30 000 cm² | 19 108 millimètres | 12 passes × 1 592 mm |
Exigences de configuration en matière de surface et de-passes multiples pour l'acide chromique à 1,0 W/cm²
Étape 4 : Vérifiez la profondeur d'immersion et l'ajustement du réservoir
Le réchauffeur doit s'adapter au réservoir et rester complètement immergé au niveau minimum de liquide. Un réservoir de 2 000-litres mesurant 1 500 × 1 200 × 1 100 mm a une longueur chauffée utilisable d'environ 800 à 900 mm. Un chauffage multi-passes comportant 12 passes de 1 486 mm chacune ne peut pas tenir dans un seul réservoir.
La solution pratique consiste à utiliser plusieurs radiateurs répartis autour du périmètre du réservoir. Trois radiateurs, chacun de 10 kW à 1,0 W/cm², fournissent un total de 30 kW. Chaque radiateur a une configuration multi-passes qui s'adapte à l'espace disponible.
Étape 5 : Vérifier la densité en watts et la température de surface
La densité en watts est calculée à partir de la puissance totale et de la surface totale. Pour 28 kW et 28 000 cm², la densité en watts est de 1,0 W/cm². À 1,0 W/cm² dans un bain d'acide chromique modérément agité à 55 degrés, la température de surface est d'environ 75 à 80 degrés. Cela se situe dans la plage de sécurité pour le PTFE.
Si la température de surface calculée dépasse 85 degrés, la densité en watts doit être réduite et la surface augmentée.
Lorsque les radiateurs standards ne peuvent pas répondre aux exigences de puissance et de surface
Les grands réservoirs d'acide chromique avec des charges de chauffage élevées-ne peuvent souvent pas accueillir de thermoplongeurs en PTFE standards aux faibles densités de watts exigées par la chimie. Une configuration personnalisée de thermoplongeurs en PTFE avec plusieurs éléments chauffants, une grande surface et une faible densité en watts s'attaque à la cause première de l'inadéquation de la puissance et de la surface. Le processus de spécification nécessite le volume du réservoir, la composition chimique du bain, la température de fonctionnement, le temps de chauffage -objectif et la puissance requise. Pour les installations dotées de grands réservoirs d'acide chromique, cette approche spécifique à l'application-garantit que le chauffage fournit la puissance requise à une température de surface sûre.
