Odkaz na aktuálnu hustotu-teploty
Špecifikácie hustoty prúdu galvanického pokovovania predpokladajú špecifickú teplotu kúpeľa. Kinetika elektrochemickej reakcie, vodivosť roztoku a rýchlosť difúzie závisia od teploty. Kúpeľ pri 55 stupňových platniach sa líši od toho istého kúpeľa pri 50 stupňov, dokonca aj s rovnakým nastavením usmerňovača.
Keď sa výrobná priepustnosť zvýši, usmerňovač dodáva viac prúdu. Viac prúdu znamená viac ohmického ohrevu v roztoku. Teplota kúpeľa stúpa, pokiaľ chladiaci systém neodstráni prebytočné teplo. Naopak, v období nízkej-výroby nižší prúd znamená menšie-ohrievanie. Tepelný výmenník PTFE musí pridať viac tepla, aby udržal teplotu.
Vykurovací systém a usmerňovač sú prepojené prostredníctvom teploty kúpeľa. Nevhodná veľkosť spôsobuje teplotný posun, ktorý mení vlastnosti nánosu. Technik, ktorý dimenzuje PTFE výmenník tepla, musí pochopiť úplnú tepelnú bilanciu vrátane príspevku usmerňovača.
Rovnica tepelnej bilancie
Tepelná bilancia pokovovacej nádrže zahŕňa viacero vstupov a strát. Usmerňovač poskytuje odporový ohrev: približne 70 – 85 % elektrickej energie dodanej do kúpeľa sa premení na teplo. 10 000-ampérový usmerňovač pracujúci pri 8 voltoch dodáva 80 kW elektrickej energie, z čoho zhruba 60-68 kW tvorí teplo.
Dodatočné tepelné vstupy zahŕňajú prácu čerpadla (malé, zvyčajne 1-3 kW), chemické reakčné teplo (exotermické alebo endotermické, často zanedbateľné) a vstup pary z PTFE výmenníka tepla.
Tepelné straty zahŕňajú odparovanie z povrchu kúpeľa (významné, 5-15 kW pre veľké otvorené nádrže), sálanie a konvekciu zo stien nádrže, odsávacie vetranie odvádzajúce ohriaty vzduch a studené obrobky vstupujúce do kúpeľa.
Výmenník tepla PTFE musí dodať rozdiel medzi celkovými tepelnými stratami a súčtom všetkých ostatných tepelných ziskov. Keď je usmerňovač pri plnom zaťažení, poskytuje väčšinu potrebného tepla. Výmenník môže potrebovať dodávať iba doplňovanie na straty odparovaním. Pri voľnobehu bez zaťaženia usmerňovača musí výmenník dodávať všetky tepelné straty na udržanie teploty.
Tabuľka 1: Tepelná bilancia pre 8 000-litrovú poniklovaciu nádrž pri premenlivom zaťažení usmerňovača
| Prevádzkový stav | Tepelný príkon usmerňovača (kW) | Strata odparovaním (kW) | Strata stenou/vetraním (kW) | Požadovaný príkon PTFE ohrievača (kW) |
|---|---|---|---|---|
| Plná produkcia (8 000 A) | 55 | 12 | 15 | 0 (prebytočné teplo odstránené chladením) |
| Polovičná produkcia (4 000 A) | 27 | 10 | 13 | 0 (takmer zostatok) |
| Nečinnosť (0 A, udržiavanie 55 stupňov) | 0 | 5 | 12 | 17 |
| Studené spustenie (20 stupňov až 55 stupňov) | 0 | 0 | 3 | 75 (teplá-služba) |
Tepelná bilancia pre typický Watts niklový kúpeľ. Cirkulácia chladenej vody zvláda prebytočné teplo pri plnej produkcii. PTFE ohrievač dimenzovaný na uvedenie do prevádzky.
Dimenzovanie PTFE výmenníka tepla pre variabilné zaťaženie
Výmenník tepla z PTFE musí uspokojiť najväčšiu potrebu tepla v prevádzkovom cykle. Pre väčšinu pokovovacích liniek ide o podmienku spustenia za studena: zahriatie celého objemu kúpeľa z okolitej na prevádzkovú teplotu v rámci stanoveného času.
Spúšťacia povinnosť prevyšuje ustálenú{0}}časovú záťaž. Príklad 8 000-litrovej nádrže vyžaduje 75 kW na spustenie, ale iba 17 kW na údržbu pri voľnobehu. Výmenník PTFE dimenzovaný na spustenie 75 kW je viac než dostatočný pre všetky ostatné podmienky. Počas plnej výroby môže byť výmenník izolovaný alebo modulovaný na nulový prietok pary, zatiaľ čo chladenie odstraňuje prebytočné teplo z usmerňovača.
Prechod riadi riadiaci systém. Regulátor teploty sníma teplotu kúpeľa a moduluje parný ventil na PTFE výmenník. Keď teplo usmerňovača zvýši teplotu kúpeľa nad nastavenú hodnotu, parný ventil sa zatvorí. Ak teplota naďalej stúpa, chladiaci systém sa aktivuje. Táto kaskádová regulácia udržuje teplotu v rozmedzí ± 1 stupeň počas všetkých výrobných rýchlostí.
Schopnosť vypnúť
Výmenníky tepla z PTFE tolerujú široké pomery tlmenia bez problémov s výkonom. Na rozdiel od kovových výmenníkov, ktoré môžu pri nízkych prietokoch pary zaznamenať koróziu súvisiacu s kondenzátom-, PTFE nie je chemicky ovplyvnený kondenzátom. Parný ventil môže podľa potreby modulovať od nuly po plný prietok.
Pri aplikáciách s extrémnymi požiadavkami na vypnutie poskytuje konfigurácia rozdelenej{0} cievky jemnejšie ovládanie. Dva nezávislé okruhy PTFE cievky zdieľajú nádrž. Riadiaca jednotka prevádzkuje jeden okruh pri základnom zaťažení, pričom druhý okruh uvádza do režimu online počas spúšťania alebo období vysokého-požiadavky. Toto usporiadanie zlepšuje presnosť regulácie teploty pri nízkych tepelných príkonoch.
Zhrnutie
Kapacita PTFE výmenníka tepla musí zodpovedať celému rozsahu prevádzkových podmienok usmerňovača. Dominantnou podmienkou dimenzovania je zvyčajne studené spustenie, nie prevádzka v ustálenom-stave. Výpočty tepelnej bilancie vrátane príkonu usmerňovača, vyparovania a strát na stenách určujú požadovaný výkon výmenníka.
Výmenník PTFE poskytuje dodatočné teplo počas nečinnosti a nízkej{0}}výroby. Pri plnej výrobe môže nadmerné teplo usmerňovača vyžadovať chladenie. Riadiaci systém kaskádne zohrieva a chladí, aby udržal teplotu pri všetkých výrobných rýchlostiach.
Technická analýza dimenzovania PTFE výmenníka tepla s integráciou tepla usmerňovača je k dispozícii po predložení objemu nádrže, prevádzkovej teploty, rozsahu výkonu usmerňovača, výrobného plánu, požiadavky na čas spustenia a podrobností o existujúcom vykurovacom alebo chladiacom systéme.
