อุณหภูมิ-ลิงก์ความหนาแน่นปัจจุบัน
ข้อกำหนดความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าของการชุบด้วยไฟฟ้าจะใช้อุณหภูมิอ่างที่เฉพาะเจาะจง จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า การนำไฟฟ้าของสารละลาย และอัตราการแพร่ ล้วนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ อ่างที่แผ่น 55 องศาแตกต่างจากอ่างเดียวกันที่ 50 องศา แม้ว่าจะมีการตั้งค่าวงจรเรียงกระแสเหมือนกันก็ตาม
เมื่อปริมาณการผลิตเพิ่มขึ้น วงจรเรียงกระแสจะส่งกระแสไฟได้มากขึ้น กระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นหมายถึงการให้ความร้อนแบบโอห์มมิกในสารละลายมากขึ้น อุณหภูมิอ่างจะเพิ่มขึ้น เว้นแต่ระบบทำความเย็นจะขจัดความร้อนส่วนเกินออกไป ในทางกลับกัน ในช่วง-ช่วงการผลิตต่ำ กระแสไฟฟ้าที่ลดลงหมายถึงการทำความร้อนในตัวเองน้อยลง- ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE จะต้องเพิ่มความร้อนมากขึ้นเพื่อรักษาอุณหภูมิ
ระบบทำความร้อนและวงจรเรียงกระแสเชื่อมต่อกันผ่านอุณหภูมิอ่างอาบน้ำ ขนาดที่ไม่ตรงกันทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของการสะสม วิศวกรในการกำหนดขนาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE จะต้องเข้าใจสมดุลความร้อนทั้งหมด รวมถึงการมีส่วนร่วมของวงจรเรียงกระแสด้วย
สมการสมดุลความร้อน
ความสมดุลความร้อนของถังชุบมีอินพุตและการสูญเสียหลายจุด เครื่องปรับไฟฟ้าให้ความร้อนแบบต้านทาน: ประมาณ 70-85% ของพลังงานไฟฟ้าที่ส่งไปยังอ่างอาบจะเปลี่ยนเป็นความร้อน วงจรเรียงกระแส 10,000 แอมป์ที่ทำงานที่ 8 โวลต์ให้พลังงานไฟฟ้า 80 กิโลวัตต์ ซึ่งประมาณ 60-68 กิโลวัตต์จะกลายเป็นความร้อน
อินพุตความร้อนเพิ่มเติม ได้แก่ งานปั๊ม (เล็กน้อย โดยทั่วไปคือ 1-3 กิโลวัตต์) ความร้อนจากปฏิกิริยาเคมี (คายความร้อนหรือดูดความร้อน มักไม่มีนัยสำคัญ) และอินพุตไอน้ำของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE
การสูญเสียความร้อนรวมถึงการระเหยจากพื้นผิวอ่าง (สำคัญ 5-15 กิโลวัตต์สำหรับถังเปิดขนาดใหญ่) การแผ่รังสีและการพาความร้อนจากผนังถัง การระบายอากาศที่ระบายออกเพื่อพาอากาศร้อนออกไป และชิ้นงานเย็นที่เข้าสู่อ่าง
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE จะต้องระบุความแตกต่างระหว่างการสูญเสียความร้อนทั้งหมดและผลรวมของความร้อนที่ได้รับอื่นๆ ทั้งหมด เมื่อวงจรเรียงกระแสมีโหลดเต็มที่ มันจะให้ความร้อนที่จำเป็นส่วนใหญ่ เครื่องแลกเปลี่ยนอาจจำเป็นต้องจัดหาส่วนเสริมสำหรับการสูญเสียการระเหยเท่านั้น ขณะเดินเบาโดยไม่มีโหลดวงจรเรียงกระแส ตัวแลกเปลี่ยนจะต้องจ่ายความร้อนที่สูญเสียไปทั้งหมดเพื่อรักษาอุณหภูมิ
ตารางที่ 1: สมดุลความร้อนสำหรับถังชุบนิกเกิลขนาด 8,000 ลิตรที่โหลดวงจรเรียงกระแสที่แตกต่างกัน
| สภาพการทำงาน | อินพุตความร้อนของวงจรเรียงกระแส (kW) | การสูญเสียการระเหย (kW) | การสูญเสียผนัง/การระบายอากาศ (kW) | อินพุตเครื่องทำความร้อน PTFE ที่ต้องการ (kW) |
|---|---|---|---|---|
| การผลิตเต็มรูปแบบ (8,000 A) | 55 | 12 | 15 | 0 (ความร้อนส่วนเกินถูกกำจัดโดยการทำความเย็น) |
| การผลิตครึ่งหนึ่ง (4,000 A) | 27 | 10 | 13 | 0 (ใกล้ยอดคงเหลือ) |
| ไม่ได้ใช้งาน (0 A รักษาระดับ 55 ) | 0 | 5 | 12 | 17 |
| เริ่มต้นเย็น (20 องศาถึง 55 องศา) | 0 | 0 | 3 | 75 (หน้าที่ให้ความร้อน-) |
สมดุลความร้อนสำหรับอ่างนิกเกิลวัตต์ทั่วไป การไหลเวียนของน้ำเย็นจะจัดการกับความร้อนส่วนเกินที่การผลิตเต็มที่ เครื่องทำความร้อน PTFE ขนาดสำหรับงานเริ่มต้น
การกำหนดขนาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE สำหรับโหลดแบบแปรผัน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE จะต้องตอบสนองความต้องการการทำความร้อนที่ใหญ่ที่สุดในวงจรการทำงาน สำหรับสายการชุบส่วนใหญ่ นี่คือเงื่อนไขการเริ่มต้นขณะเย็น: การทำความร้อนปริมาตรอ่างทั้งหมดจากอุณหภูมิโดยรอบไปจนถึงอุณหภูมิใช้งานภายในระยะเวลาที่กำหนด
หน้าที่เริ่มต้นจะทำให้หน้าที่ว่าง-ของรัฐแคบลง ตัวอย่างถังขนาด 8,000 ลิตรต้องใช้พลังงาน 75 กิโลวัตต์ในการสตาร์ท แต่เพียง 17 กิโลวัตต์สำหรับการบำรุงรักษาที่ไม่ได้ใช้งาน ตัวแลกเปลี่ยน PTFE ขนาดสำหรับการสตาร์ท 75 kW นั้นเพียงพอสำหรับเงื่อนไขอื่นๆ ทั้งหมด ในระหว่างการผลิตเต็มรูปแบบ ตัวแลกเปลี่ยนอาจถูกแยกหรือปรับให้มีการไหลของไอน้ำเป็นศูนย์ ในขณะที่การระบายความร้อนจะขจัดความร้อนส่วนเกินของตัวเรียงกระแส
ระบบควบคุมจัดการการเปลี่ยนแปลง ตัวควบคุมอุณหภูมิจะตรวจจับอุณหภูมิของอ่างและปรับวาล์วไอน้ำไปยังตัวแลกเปลี่ยน PTFE เมื่อความร้อนของวงจรเรียงกระแสเพิ่มอุณหภูมิอ่างให้สูงกว่าค่าที่ตั้งไว้ วาล์วไอน้ำจะปิด หากอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ระบบทำความเย็นจะทำงาน การควบคุมแบบเรียงซ้อนนี้จะรักษาอุณหภูมิภายใน ±1 องศาตลอดอัตราการผลิตทั้งหมด
ความสามารถในการเปิดเตียง
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ทนต่ออัตราการหมุนกลับที่กว้างโดยไม่มีปัญหาด้านประสิทธิภาพ ต่างจากเครื่องแลกเปลี่ยนโลหะที่อาจประสบกับการกัดกร่อนที่เกี่ยวข้องกับคอนเดนเสท-ที่การไหลของไอน้ำต่ำ PTFE ไม่ได้รับผลกระทบทางเคมีจากคอนเดนเสท วาล์วไอน้ำสามารถปรับการไหลจากศูนย์เป็นเต็มได้ตามต้องการ
สำหรับการใช้งานที่มีข้อกำหนดการเปิดเครื่องอย่างมาก การกำหนดค่า-คอยล์แบบแยกให้การควบคุมที่ละเอียดยิ่งขึ้น วงจรคอยล์ PTFE อิสระสองวงจรใช้ถังร่วมกัน ตัวควบคุมดำเนินการหนึ่งวงจรสำหรับโหลดพื้นฐาน ทำให้วงจรที่สองออนไลน์ระหว่างการเริ่มต้นหรือช่วงที่มีความต้องการสูง- การจัดเรียงนี้ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิที่อินพุตความร้อนต่ำ
สรุป
ความจุของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของ PTFE จะต้องตรงกับสภาวะการทำงานของวงจรเรียงกระแสอย่างเต็มรูปแบบ เงื่อนไขการกำหนดขนาดที่โดดเด่นโดยทั่วไปคือการเริ่มต้นแบบเย็น ไม่ใช่การดำเนินการในสถานะ-ที่มั่นคง การคำนวณสมดุลความร้อน รวมถึงอินพุตของวงจรเรียงกระแส การระเหย และการสูญเสียผนังจะกำหนดหน้าที่การแลกเปลี่ยนที่จำเป็น
ตัวแลกเปลี่ยน PTFE จะให้ความร้อนเสริมระหว่างช่วงเดินเบาและ{0}}ช่วงการผลิตต่ำ ในการผลิตเต็มที่ ความร้อนส่วนเกินของวงจรเรียงกระแสอาจต้องระบายความร้อน ระบบควบคุมจะลดระดับความร้อนและความเย็นเพื่อรักษาอุณหภูมิตลอดอัตราการผลิตทั้งหมด
การวิเคราะห์ทางวิศวกรรมสำหรับขนาดตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE พร้อมการรวมความร้อนของวงจรเรียงกระแสสามารถทำได้โดยการส่งปริมาตรถัง อุณหภูมิการทำงาน ช่วงเอาท์พุทของวงจรเรียงกระแส กำหนดการผลิต ข้อกำหนดเวลาเริ่มต้น และรายละเอียดระบบทำความร้อนหรือทำความเย็นที่มีอยู่
