একটি রাসায়নিক প্ল্যান্টের 3,000-লিটার অ্যাসিড স্নানের জন্য 12 কিলোওয়াট গরম করার ক্ষমতা প্রয়োজন। স্নানের রসায়ন এবং তাপমাত্রা নিরাপদ সীমার মধ্যে খাপের তাপমাত্রা রাখতে ওয়াটের ঘনত্ব 0.9 W/cm² এর বেশি নয়। প্ল্যান্টের রক্ষণাবেক্ষণ ব্যবস্থাপক প্রশ্ন করেছিলেন যে একটি PTFE নিমজ্জন হিটার ট্যাঙ্কের সাথে ফিট করার জন্য খুব বড় না হয়েও সেই ওয়াটের ঘনত্বে 12 কিলোওয়াট সরবরাহ করতে পারে কিনা।
উত্তরটি হ্যাঁ, তবে এটির জন্য একটি ডিজাইন পদ্ধতির প্রয়োজন যা স্ট্যান্ডার্ড হিটার নির্বাচন থেকে আলাদা। কম ওয়াটের ঘনত্ব এবং উচ্চ কিলোওয়াট আউটপুট পরস্পর বিরোধী নয়-তাদের কেবলমাত্র আরও বেশি পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল প্রয়োজন। চ্যালেঞ্জটি হল যে পৃষ্ঠের এলাকাটি উপলব্ধ ট্যাঙ্ক স্পেসে ফিট করা।
সারফেস এরিয়ার প্রয়োজনীয়তা
শক্তি, পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ওয়াট ঘনত্বের মধ্যে সম্পর্ক সোজা: A=P/WD। 0.9 W/cm² এ 12 kW এর জন্য, প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল হল 13,333 cm²। এটি একটি বড় এলাকা-মোটামুটি একটি ছোট গাড়ির উইন্ডশিল্ডের আকারের-এবং ট্যাঙ্কের সাথে মানানসই একটি হিটারে প্যাকেজ করা আবশ্যক৷
একটি 50 মিমি খাপের ব্যাস সহ একটি আদর্শ সোজা PTFE হিটার প্রতি 100 মিমি উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যে প্রায় 157 cm² প্রদান করে। 13,333 cm² অর্জন করতে, উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য 8,500 মিমি-8.5 মিটার হতে হবে। যা কোনো সাধারণ ট্যাঙ্কে মানায় না।
| ওয়াট | ওয়াট ঘনত্ব | প্রয়োজনীয় সারফেস এরিয়া | উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য (50 মিমি) | উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য (63 মিমি) |
|---|---|---|---|---|
| 6 কিলোওয়াট | 0.9 ওয়াট/সেমি² | 6,667 সেমি² | 4,250 মিমি | 3,370 মিমি |
| 8 কিলোওয়াট | 0.9 ওয়াট/সেমি² | 8,889 সেমি² | 5,660 মিমি | 4,490 মিমি |
| 10 কিলোওয়াট | 0.9 ওয়াট/সেমি² | 11,111 সেমি² | 7,080 মিমি | 5,610 মিমি |
| 12 কিলোওয়াট | 0.9 ওয়াট/সেমি² | 13,333 সেমি² | 8,500 মিমি | 6,730 মিমি |
| 15 কিলোওয়াট | 0.9 ওয়াট/সেমি² | 16,667 সেমি² | 10,620 মিমি | 8,410 মিমি |
কম-ওয়াট-ঘনত্ব উচ্চ-আউটপুট PTFE হিটারের জন্য পৃষ্ঠের এলাকা এবং উত্তপ্ত দৈর্ঘ্যের প্রয়োজনীয়তা
বহু-পাস সমাধান
একটি মাল্টি-পাস কনফিগারেশনে উত্তপ্ত উপাদানটিকে বাঁকিয়ে পৃষ্ঠের এলাকার সমস্যা সমাধান করা হয়। প্রতিটি 1,000 মিমি আটটি পাস সহ একটি হিটার প্রায় 1,000 × 400 মিমি পদচিহ্নে 8,000 মিমি উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য সরবরাহ করে। একটি 63 মিমি আবরণ ব্যাসের সাথে, যা প্রায় 15,800 সেমি² পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল প্রদান করে{13}}0.9 ওয়াট/সেমি² এ 12 কিলোওয়াটের জন্য যথেষ্ট।
পাসের সংখ্যা এবং পাসের দৈর্ঘ্য উপলব্ধ ট্যাঙ্কের স্থান দ্বারা নির্ধারিত হয়। একটি গভীর ট্যাঙ্ক দীর্ঘ পাস এবং তাদের কম অনুমতি দেয়। একটি অগভীর ট্যাঙ্কের জন্য সংক্ষিপ্ত পাস এবং তাদের আরও বেশি প্রয়োজন।
| পাস কাউন্ট | পাস দৈর্ঘ্য | মোট উত্তপ্ত দৈর্ঘ্য | পদচিহ্ন (প্রায়) | সারফেস এরিয়া (63 মিমি) |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 1,000 মিমি | 4,000 মিমি | 1,000 × 250 মিমি | 7,900 সেমি² |
| 6 | 1,000 মিমি | 6,000 মিমি | 1,000 × 380 মিমি | 11,900 সেমি² |
| 8 | 1,000 মিমি | 8,000 মিমি | 1,000 × 500 মিমি | 15,800 সেমি² |
| 10 | 800 মিমি | 8,000 মিমি | 800 × 500 মিমি | 15,800 সেমি² |
| 12 | 700 মিমি | 8,400 মিমি | 700 × 500 মিমি | 16,600 সেমি² |
উচ্চ-আউটপুট কম-ওয়াট-ঘনত্ব PTFE হিটারের জন্য মাল্টি-পাস কনফিগারেশন
প্রবাহ এবং ব্যবধান বিবেচনা
অনেকগুলি পাস সহ একটি মাল্টি-পাস হিটার প্রবাহ ছায়ার ঝুঁকি তৈরি করে। পাসের মধ্যে তরল স্থির হয়ে যেতে পারে, তাপ স্থানান্তর হ্রাস করে এবং হট স্পট তৈরি করতে পারে। পাসের মধ্যে প্রবাহের অনুমতি দেওয়ার জন্য পাসের ব্যবধান অবশ্যই পর্যাপ্ত হতে হবে।
পাসের মধ্যে 30-40 মিমি ব্যবধান সাধারণত মাঝারি আন্দোলন সহ জলীয় স্নানের জন্য যথেষ্ট। সান্দ্র তরল বা কম{3}}প্রবাহের অবস্থার জন্য, 40-50 মিমি বিস্তৃত ব্যবধানের সুপারিশ করা হয়। ব্যবধান হিটারের পায়ের ছাপ বাড়ায়, যা ট্যাঙ্ক ফিট জন্য অ্যাকাউন্ট করা আবশ্যক।
| পাস ব্যবধান | পাসের মধ্যে প্রবাহ | হট স্পট ঝুঁকি | 8টি পাসের জন্য পদচিহ্ন |
|---|---|---|---|
| 20 মিমি | দরিদ্র | উচ্চ | 500 × 400 মিমি |
| 30 মিমি | পরিমিত | পরিমিত | 650 × 400 মিমি |
| 40 মিমি | ভাল | কম | 800 × 400 মিমি |
| 50 মিমি | চমৎকার | খুব কম | 950 × 400 মিমি |
পাস ব্যবধান এবং প্রবাহ, হট স্পট ঝুঁকি এবং পদচিহ্নের উপর এর প্রভাব
বৈদ্যুতিক কনফিগারেশন
480V থ্রি-ফেজে একটি 12 কিলোওয়াট হিটার প্রতি ফেজ আনুমানিক 14.4 A ড্র করে। উপাদানটিকে একটি একক তিন-ফেজ লোড বা সমান্তরালে তারযুক্ত একাধিক একক-ফেজ উপাদান হিসাবে কনফিগার করা যেতে পারে। টার্মিনাল ঘেরে অবশ্যই কন্ডাক্টর এবং সংযোগগুলি মিটমাট করা উচিত।
একটি মাল্টি-পাস হিটারের জন্য, উপাদানটিকে প্রায়শই একাধিক সার্কিটে বিভক্ত করা হয়, প্রতিটির নিজস্ব টার্মিনাল জোড়া থাকে। এটি উপলব্ধ সরবরাহের জন্য হিটারকে তারযুক্ত করার অনুমতি দেয় এবং একটি সার্কিট ব্যর্থ হলে কিছু অপ্রয়োজনীয়তা প্রদান করে।
যখন ট্যাঙ্ক প্রয়োজনীয় সারফেস এলাকা মিটমাট করতে পারে না
ট্যাঙ্ক যদি 0.9 ওয়াট/সেমি² এ 12 কিলোওয়াটের জন্য প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে মিটমাট করতে না পারে, তবে বিকল্পগুলি হল ওয়াটেজ হ্রাস করা, ওয়াটের ঘনত্ব বাড়ানো (একটি সংক্ষিপ্ত পরিষেবা জীবন গ্রহণ করা) বা ট্যাঙ্কের চারপাশে বিতরণ করা একাধিক হিটার ব্যবহার করা।
একাধিক হিটার প্রায়ই সেরা সমাধান। দুটি 6 কিলোওয়াট হিটার, প্রতিটির নিজস্ব মাল্টি-বান্ডেল সহ, বিপরীত দেয়ালে বা ট্যাঙ্কের বিভিন্ন কোণে স্থাপন করা যেতে পারে। প্রতিটি হিটার 0.9 W/cm² এ কাজ করে এবং একসাথে তারা 12 kW সরবরাহ করে।
যখন একটি কাস্টম কনফিগারেশন একমাত্র বিকল্প
0.9 W/cm² এ 12 kW শুল্কের জন্য 13,333 cm² পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল-যেকোনও স্ট্যান্ডার্ড PTFE নিমজ্জন হিটার প্রদানের চেয়ে বেশি প্রয়োজন। একটি কাস্টম PTFE নিমজ্জন হিটার কনফিগারেশন যার আট বা ততোধিক পাস, 63 মিমি শিথ ব্যাস এবং 40 মিমি ব্যবধান একটি সাধারণ 3,000-লিটার ট্যাঙ্কের মধ্যে প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠ এলাকা সরবরাহ করে। স্পেসিফিকেশন প্রক্রিয়ার জন্য ট্যাঙ্কের মাত্রা, স্নানের রসায়ন, অপারেটিং তাপমাত্রা, প্রবাহের অবস্থা এবং প্রয়োজনীয় ওয়াটেজ প্রয়োজন।
