Un impianto chimico necessitava di 12 kW di capacità di riscaldamento per un bagno acido da 3.000 litri. La composizione chimica e la temperatura del bagno richiedevano una densità di watt non superiore a 0,9 W/cm² per mantenere la temperatura della guaina entro limiti di sicurezza. Il responsabile della manutenzione dell'impianto si è chiesto se un riscaldatore a immersione in PTFE potesse fornire 12 kW a quella densità di watt senza essere troppo grande per adattarsi al serbatoio.
La risposta è sì, ma richiede un approccio progettuale diverso dalla selezione dei riscaldatori standard. Una bassa densità di watt e un'elevata potenza in kilowatt non sono contraddittorie-richiedono semplicemente una maggiore superficie. La sfida è adattare quella superficie allo spazio disponibile del serbatoio.
Il requisito della superficie
La relazione tra potenza, superficie e densità di watt è semplice: A=P / WD. Per 12 kW a 0,9 W/cm² la superficie necessaria è di 13.333 cm². Si tratta di un'area vasta-all'incirca delle dimensioni del parabrezza di una piccola automobile-e deve essere racchiusa in un riscaldatore adatto al serbatoio.
Un riscaldatore standard in PTFE dritto con diametro della guaina di 50 mm fornisce circa 157 cm² per 100 mm di lunghezza riscaldata. Per raggiungere 13.333 cm², la lunghezza riscaldata dovrebbe essere di 8.500 mm-8,5 metri. Non si adatta a nessun acquario normale.
| Potenza | Densità di Watt | Superficie richiesta | Lunghezza riscaldata (50 mm) | Lunghezza riscaldata (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 6kW | 0,9 W/cm² | 6.667 cm² | 4.250 mm | 3.370 mm |
| 8kW | 0,9 W/cm² | 8.889 cm² | 5.660 mm | 4.490 mm |
| 10 chilowatt | 0,9 W/cm² | 11.111 cm² | 7.080 mm | 5.610 mm |
| 12kW | 0,9 W/cm² | 13.333 cm² | 8.500 mm | 6.730 mm |
| 15 chilowatt | 0,9 W/cm² | 16.667 cm² | 10.620 mm | 8.410 mm |
Requisiti di superficie e lunghezza riscaldata per riscaldatori PTFE a bassa-watt-densità e ad alta-emissione
La soluzione-multipass
Il problema della superficie viene risolto piegando l'elemento riscaldato in una configurazione multi-passaggio. Un riscaldatore con otto passaggi da 1.000 mm ciascuno fornisce 8.000 mm di lunghezza riscaldata in un ingombro di circa 1.000 × 400 mm. Con un diametro della guaina di 63 mm, che fornisce circa 15.800 cm² di superficie-più che sufficiente per 12 kW a 0,9 W/cm².
Il numero di passaggi e la lunghezza del passaggio sono determinati dallo spazio disponibile nel serbatoio. Un serbatoio più profondo consente passaggi più lunghi e meno. Un acquario poco profondo richiede passaggi più brevi e numerosi.
| Conteggio dei passaggi | Lunghezza del passaggio | Lunghezza totale riscaldata | Impronta (circa) | Superficie (63 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1.000 mm | 4.000 mm | 1.000×250 mm | 7.900 cm² |
| 6 | 1.000 mm | 6.000 mm | 1.000×380 mm | 11.900 cm² |
| 8 | 1.000 mm | 8.000 mm | 1.000×500 mm | 15.800 cm² |
| 10 | 800 mm | 8.000 mm | 800×500 mm | 15.800 cm² |
| 12 | 700 mm | 8.400 mm | 700×500mm | 16.600 cm² |
Configurazioni multi-pass per riscaldatori PTFE ad alta-densità a bassa-watt{3}}
Considerazioni sul flusso e sulla spaziatura
Un riscaldatore multi-passo con molti passaggi crea il rischio di ombreggiamento del flusso. Il fluido tra i passaggi può diventare stagnante, riducendo il trasferimento di calore e creando punti caldi. La spaziatura tra i passaggi deve essere sufficiente a consentire il flusso tra i passaggi.
Per i bagni acquosi con agitazione moderata è generalmente sufficiente una distanza di 30–40 mm tra i passaggi. Per fluidi viscosi o condizioni di flusso-basso, si consiglia una spaziatura più ampia di 40–50 mm. La spaziatura aumenta l'ingombro del riscaldatore, di cui si deve tenere conto nell'adattamento del serbatoio.
| Passare la spaziatura | Flusso tra i passaggi | Rischio hot spot | Impronta per 8 passaggi |
|---|---|---|---|
| 20 mm | Povero | Alto | 500×400mm |
| 30 mm | Moderare | Moderare | 650×400mm |
| 40 mm | Bene | Basso | 800×400mm |
| 50 mm | Eccellente | Molto basso | 950×400mm |
Spaziatura dei passaggi e relativo effetto sul flusso, sul rischio di punti caldi e sull'impronta
Configurazione elettrica
Un riscaldatore da 12 kW a 480 V trifase- assorbe circa 14,4 A per fase. L'elemento può essere configurato come un singolo carico trifase-o come più elementi monofase-collegati in parallelo. La morsettiera deve accogliere i conduttori e le connessioni.
Per un riscaldatore a passaggio multi-, l'elemento è spesso diviso in più circuiti, ciascuno con la propria coppia di terminali. Ciò consente al riscaldatore di essere collegato all'alimentazione disponibile e fornisce una certa ridondanza in caso di guasto di un circuito.
Quando il serbatoio non può ospitare la superficie richiesta
Se il serbatoio non può contenere la superficie richiesta per 12 kW a 0,9 W/cm², le opzioni sono ridurre la potenza, aumentare la densità di watt (accettando una durata utile più breve) o utilizzare più riscaldatori distribuiti attorno al serbatoio.
Più riscaldatori sono spesso la soluzione migliore. Due riscaldatori da 6 kW, ciascuno con il proprio pacchetto multi-pass, possono essere posizionati su pareti opposte o in angoli diversi del serbatoio. Ciascun riscaldatore funziona a 0,9 W/cm² e insieme forniscono 12 kW.
Quando una configurazione personalizzata è l'unica opzione
Un servizio da 12 kW a 0,9 W/cm² richiede 13.333 cm² di superficie-in più rispetto a quella fornita da qualsiasi riscaldatore a immersione in PTFE standard. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con otto o più passaggi, diametro della guaina di 63 mm e spaziatura di 40 mm fornisce la superficie richiesta all'interno di un tipico serbatoio da 3.000 litri. Il processo di specifica richiede le dimensioni del serbatoio, la chimica del bagno, la temperatura operativa, le condizioni del flusso e la potenza richiesta.
