Una linea di galvanica continua da bobina a bobina consumava 38.000 kWh al mese per il riscaldamento del bagno in cinque vasche di processo. L'impianto ha installato riscaldatori a immersione in PTFE con bassa densità di watt e migliore distribuzione del flusso in due serbatoi. Nei sei mesi successivi, il consumo di energia per il riscaldamento di questi due serbatoi è diminuito rispettivamente dell’11% e del 14%. Il risparmio totale è stato di circa $ 1.400 al mese. Il progetto si è ripagato in meno di un anno.
Le linee di placcatura continue funzionano in modo diverso dai serbatoi batch. Il nastro o il pezzo si muove continuamente attraverso il bagno, creando un carico termico costante che deve essere sostituito dal riscaldatore. Il riscaldatore funziona continuamente, spesso con un ciclo di lavoro elevato, e il consumo di energia è significativo. Migliorando l'efficienza del riscaldatore e la sua interazione con il bagno si riduce l'energia necessaria per mantenere il setpoint.
Dove va l'energia nella placcatura continua
L'energia consumata da un riscaldatore ad immersione in PTFE in una linea di placcatura continua è destinata a tre destinazioni: riscaldare i pezzi in entrata, sostituire il calore perso attraverso le pareti e la superficie della vasca e superare le inefficienze del riscaldatore stesso.
Il carico di riscaldamento del pezzo è il maggiore. Una striscia di acciaio che entra nel bagno a 25 gradi ed esce a 60 gradi assorbe calore in modo continuo. Per una linea che lavora 500 kg di nastri all'ora, il carico di riscaldamento del pezzo è di circa 12 kW. Tale carico deve essere alimentato dal riscaldatore indipendentemente dalla sua progettazione.
Le perdite dovute alle pareti e alla superficie dipendono dall'isolamento del serbatoio e dalla temperatura del bagno. Un serbatoio non isolato a 60 gradi può perdere 3-5 kW attraverso le pareti e la superficie. Un serbatoio isolato con copertura può perdere meno di 1 kW.
L'inefficienza del riscaldatore è l'energia persa perché la guaina funziona a una temperatura più elevata del necessario o perché le incrostazioni isolano la guaina. Un riscaldatore pulito con una bassa densità di watt ha un'inefficienza minima. Un riscaldatore ridimensionato con un'elevata densità di watt perde il 10-20% della sua energia sprecandola.
| Carica componente | Gamma tipica | Controllabile dal design del riscaldatore | Note |
|---|---|---|---|
| Riscaldamento del pezzo | 8-15kW | NO | Dipende dalla velocità della linea e dalla massa del nastro |
| Perdite di pareti e superfici | 1–5 kW | Parzialmente | L'isolamento e le coperture riducono le perdite |
| Inefficienza del riscaldatore | 0,5–3 kW | SÌ | Densità di Watt e pulizia |
Componenti del carico energetico in una vasca di placcatura continua
Come la bassa densità di watt riduce lo spreco di energia
Un riscaldatore a bassa densità di-watt-funziona a una temperatura della guaina inferiore per la stessa potenza in uscita. La temperatura più bassa della guaina riduce la perdita di calore attraverso la flangia e la custodia del terminale e riduce la forza trainante per la deposizione del calcare.
Il risparmio energetico deriva da due fonti. Innanzitutto, la temperatura più bassa della guaina riduce le perdite conduttive attraverso l'hardware di montaggio del riscaldatore. In secondo luogo, l’accumulo di calcare più lento mantiene un’efficienza di trasferimento di calore più elevata per periodi più lunghi. Un riscaldatore che perderebbe il 10% di efficienza in tre mesi ad alta densità di watt potrebbe perdere solo il 5% a bassa densità di watt.
| Densità di Watt | Temp. guaina | Tasso di scala | Efficienza a 3 mesi | Efficacia a 6 mesi |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 W/cm² | 92-98 gradi | Alto | 90% | 82% |
| 1,2 W/cm² | 88-93 gradi | Moderare | 93% | 88% |
| 1,0 W/cm² | 85-90 gradi | Basso | 95% | 92% |
| 0,8 W/cm² | 82-87 gradi | Molto basso | 96% | 94% |
Efficienza del riscaldatore nel tempo in funzione della densità di watt
Migliore distribuzione del flusso
Nella placcatura continua, il movimento del pezzo crea uno schema di flusso che può favorire o ostacolare il trasferimento di calore. Se il riscaldatore è posizionato nel percorso del flusso principale, la striscia mobile o la pompa di circolazione spazzano continuamente la guaina, mantenendo uno strato limite sottile e un'elevata efficienza di trasferimento del calore.
Se il riscaldatore è posizionato in una zona morta, lo strato limite si ispessisce, la temperatura della guaina aumenta e l’efficienza diminuisce. Il riposizionamento del riscaldatore nel percorso del flusso o l'aggiunta di un eduttore dedicato può migliorare l'efficienza del 5–10%.
| Posizione del riscaldatore | Velocità del flusso locale | Guaina ΔT | Efficienza | Risparmio energetico |
|---|---|---|---|---|
| Zona morta | <0.05 m/s | 30–45 gradi | 82–88% | Linea di base |
| Flusso basso | 0.1–0.2 m/s | 20-30 gradi | 88–92% | 5–8% |
| Flusso moderato | 0.2–0.4 m/s | 12-20 gradi | 92–95% | 8–12% |
| Flusso elevato | >0.4 m/s | 8-14 gradi | 95–97% | 12–15% |
Efficienza e risparmio energetico in base alla posizione del riscaldatore e alla velocità del flusso
Isolamenti e coperture
I maggiori risparmi energetici controllabili in una vasca di placcatura continua provengono dall'isolamento e dalle coperture. Un serbatoio non isolato perde 3-5 kW attraverso le sue pareti. L'aggiunta di 50 mm di isolamento riduce tale perdita dell'80-90%. Una copertura a sfera galleggiante o una copertura per serbatoio riducono le perdite superficiali del 60–70%.
Il risparmio derivante dall'isolamento e dalle coperture è maggiore del risparmio derivante dalle modifiche alla progettazione del riscaldatore. Un impianto che isola i serbatoi e ne copre la superficie può ridurre l’energia di riscaldamento del 20–30% prima di sostituire il riscaldatore.
Quando è giustificato un aggiornamento del riscaldatore in PTFE
Un aggiornamento del riscaldatore in PTFE è giustificato quando il riscaldatore esistente funziona ad alta densità di watt, quando l'accumulo di calcare causa una perdita di efficienza o quando il riscaldatore è posizionato in una zona morta. L'aggiornamento dovrebbe includere una bassa densità di watt, un migliore accesso al flusso e una superficie della guaina lucida.
Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con bassa densità di watt, ampia superficie e geometria del flusso-ottimizzata offre il consumo energetico più basso nella placcatura continua. Il processo di specifica richiede la composizione chimica del bagno, la temperatura operativa, le dimensioni del serbatoio, la velocità della linea e la potenza richiesta. Per le strutture con linee di placcatura continue, questo approccio specifico per l'applicazione riduce i costi del riscaldamento chimico e prolunga la durata del riscaldatore.
