Ciągła linia do galwanizacji-z szpuli- zużywała 38 000 kWh miesięcznie na ogrzewanie kąpieli w pięciu zbiornikach procesowych. W zakładzie zainstalowano grzałki zanurzeniowe z PTFE o niskiej gęstości mocy i ulepszonym rozkładzie przepływu w dwóch zbiornikach. W ciągu kolejnych sześciu miesięcy zużycie energii grzewczej w obu zbiornikach spadło odpowiednio o 11% i 14%. Łączne oszczędności wyniosły około 1400 dolarów miesięcznie. Projekt zwrócił się w niecały rok.
Linie do ciągłego galwanizacji działają inaczej niż zbiorniki wsadowe. Pasek lub przedmiot obrabiany przemieszcza się w sposób ciągły przez kąpiel, tworząc stałe obciążenie cieplne, które musi być zastąpione przez grzejnik. Nagrzewnica pracuje w sposób ciągły, często przy wysokim cyklu pracy, a zużycie energii jest znaczne. Poprawa wydajności grzejnika i jego współpracy z wanną zmniejsza ilość energii potrzebnej do utrzymania wartości zadanej.
Gdzie energia idzie w ciągłym poszyciu
Energia zużywana przez grzałkę zanurzeniową PTFE w ciągłej linii galwanicznej jest wykorzystywana do trzech celów: ogrzewania przychodzących detali, zastępowania ciepła traconego przez ściany i powierzchnię zbiornika oraz przezwyciężania nieefektywności samej grzałki.
Obciążenie nagrzewania przedmiotu obrabianego jest największe. Stalowa taśma wchodząca do kąpieli w temperaturze 25 stopni i wychodząca w temperaturze 60 stopni pochłania ciepło w sposób ciągły. Dla linii przetwarzającej 500 kg taśmy na godzinę obciążenie nagrzewania przedmiotu obrabianego wynosi około 12 kW. Obciążenie to musi być zapewnione przez grzejnik niezależnie od jego konstrukcji.
Straty ścian i powierzchni zależą od izolacji zbiornika i temperatury kąpieli. Nieizolowany zbiornik przy 60 stopniach może stracić 3–5 kW przez ściany i powierzchnię. Zaizolowany zbiornik z pokrywą może stracić mniej niż 1 kW.
Nieefektywność grzejnika to energia tracona w wyniku pracy powłoki w wyższej temperaturze niż jest to konieczne lub w wyniku izolacji powłoki przez kamień. Czysty grzejnik o niskiej gęstości mocy ma minimalną nieefektywność. Odkamieniony grzejnik o dużej gęstości watów traci 10–20% swojej energii na straty.
| Załaduj komponent | Typowy zasięg | Sterowanie za pomocą konstrukcji grzejnika | Notatki |
|---|---|---|---|
| Ogrzewanie przedmiotu obrabianego | 8–15 kW | NIE | Zależy od prędkości linii i masy taśmy |
| Straty ścienne i powierzchniowe | 1–5 kW | Częściowo | Izolacja i osłony zmniejszają straty |
| Niesprawność grzejnika | 0,5–3 kW | Tak | Gęstość i czystość watów |
Składniki ładunku energii w zbiorniku ciągłego powlekania
Jak niska gęstość watów zmniejsza straty energii
Grzejnik o małej-watowej-gęstości działania działa przy niższej temperaturze płaszcza przy tej samej mocy wyjściowej. Niższa temperatura płaszcza zmniejsza straty ciepła przez kołnierz i obudowę zacisków oraz zmniejsza siłę napędową osadzania się kamienia.
Oszczędności energii pochodzą z dwóch źródeł. Po pierwsze, niższa temperatura płaszcza zmniejsza straty przewodzenia przez elementy montażowe grzejnika. Po drugie, wolniejsze osadzanie się kamienia pozwala na utrzymanie wyższej wydajności wymiany ciepła przez dłuższy czas. Grzejnik, który przy dużej gęstości watów straciłby 10% wydajności w ciągu trzech miesięcy, może stracić tylko 5% przy niskiej gęstości watów.
| Gęstość watów | Temperatura płaszcza | Współczynnik skali | Wydajność po 3 miesiącach | Wydajność po 6 miesiącach |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 W/cm² | 92–98 stopni | Wysoki | 90% | 82% |
| 1,2 W/cm² | 88–93 stopnie | Umiarkowany | 93% | 88% |
| 1,0 W/cm² | 85–90 stopni | Niski | 95% | 92% |
| 0,8 W/cm² | 82–87 stopni | Bardzo niski | 96% | 94% |
Sprawność grzejnika w czasie jako funkcja gęstości watów
Ulepszona dystrybucja przepływu
W przypadku powlekania ciągłego ruch przedmiotu obrabianego tworzy wzór przepływu, który może ułatwiać lub utrudniać przenoszenie ciepła. Jeśli grzejnik jest umieszczony na głównej drodze przepływu, ruchoma listwa lub pompa obiegowa omiata płaszcz w sposób ciągły, utrzymując cienką warstwę graniczną i wysoką wydajność wymiany ciepła.
Jeśli grzejnik zostanie umieszczony w martwej strefie, warstwa przyścienna pogrubia się, wzrasta temperatura płaszcza i spada wydajność. Zmiana położenia grzejnika na ścieżkę przepływu lub dodanie dedykowanego eduktora może poprawić wydajność o 5–10%.
| Pozycja grzejnika | Lokalna prędkość przepływu | Osłona ΔT | Efektywność | Oszczędność energii |
|---|---|---|---|---|
| Martwa strefa | <0.05 m/s | 30–45 stopni | 82–88% | Linia bazowa |
| Niski przepływ | 0.1–0.2 m/s | 20–30 stopni | 88–92% | 5–8% |
| Umiarkowany przepływ | 0.2–0.4 m/s | 12–20 stopni | 92–95% | 8–12% |
| Wysoki przepływ | >0.4 m/s | 8–14 stopni | 95–97% | 12–15% |
Wydajność i oszczędność energii dzięki położeniu grzejnika i prędkości przepływu
Izolacja i osłony
Największe możliwe do kontrolowania oszczędności energii w zbiorniku do ciągłego powlekania pochodzą z izolacji i pokryw. Nieizolowany zbiornik traci 3–5 kW przez ściany. Dodanie 50 mm izolacji zmniejsza tę stratę o 80–90%. Pływający koc kulkowy lub pokrywa zbiornika zmniejszają straty powierzchniowe o 60–70%.
Oszczędności wynikające z izolacji i osłon są większe niż oszczędności wynikające ze zmian w konstrukcji grzejnika. Instalacja, która izoluje zbiorniki i zakrywa powierzchnię, może przed wymianą grzejnika zmniejszyć energię grzewczą o 20–30%.
Kiedy modernizacja podgrzewacza PTFE jest uzasadniona
Modernizacja grzałki PTFE jest uzasadniona, gdy istniejąca grzałka pracuje z dużą gęstością mocy, gdy osadzający się kamień powoduje utratę wydajności lub gdy grzałka jest umieszczona w martwej strefie. Ulepszenie powinno obejmować niską gęstość mocy, lepszy dostęp przepływu i wypolerowaną powierzchnię osłony.
Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE o niskiej gęstości watów, dużej powierzchni i geometrii-zoptymalizowanej pod przepływ zapewnia najniższe zużycie energii w procesie ciągłego powlekania. Proces specyfikacji wymaga składu chemicznego kąpieli, temperatury roboczej, wymiarów zbiornika, prędkości linii i wymaganej mocy. W przypadku obiektów z ciągłymi liniami galwanicznymi to specyficzne-zastosowanie podejście zmniejsza koszty ogrzewania chemicznego i wydłuża żywotność grzejników.
