จะจับคู่กำลังของแผ่นทำความร้อน PTFE กับข้อกำหนดการใช้งานเพื่อความเร็วการทำความร้อนที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างไร

ในการทดสอบเบื้องต้น แผ่นทำความร้อน PTFE ที่มีพิกัด 2 kW จะให้ความร้อนแก่ภาชนะในกระบวนการถึง 120 องศาใน 45 นาที อย่างไรก็ตามเพลตเดียวกันมีปัญหาในการรักษาอุณหภูมิให้คงที่เมื่อปริมาณการผลิตเต็ม การเปลี่ยนขนาด 4 kW ด้วยพิกัดที่สูงกว่าจะบรรลุจุดที่ตั้งไว้ภายใน 22 นาที แต่ไปไกลเกินไปที่ 15 องศา ซึ่งทำให้เกิดการหมุนเวียน ผลิตภัณฑ์ไหม้ และความไม่เสถียรของตัวควบคุม ปัญหาเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า กำลังไฟไม่เพียงพอจะทำให้สิ่งต่างๆ ใช้เวลาในการให้ความร้อนนานขึ้นและจำกัดปริมาณงาน ในขณะที่กำลังมากเกินไปทำให้ควบคุมได้ยากและอาจสร้างความเสียหายให้กับวัสดุ PTFE ได้ วิศวกรกระบวนการและผู้ระบุอุปกรณ์จำเป็นต้องทำงานร่วมกันเพื่อค้นหาพิกัดพลังงานที่เหมาะสมซึ่งจะช่วยรักษาอุณหภูมิให้คงที่ในขณะที่ให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว

มวลความร้อนของโหลด มวลความร้อนของสิ่งที่ถูกให้ความร้อนเป็นปัจจัยหลักที่ตัดสินใจว่าจำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าเท่าใด มวลความร้อนจะเท่ากับมวลคูณความจุความร้อนจำเพาะ (m · c_p) ภาชนะเหล็กที่มีน้ำ 200 กิโลกรัม (c_p=4.18 kJ/kg· องศา ) มีมวลความร้อนมากกว่าถาดอะลูมิเนียมเปล่ามาก พลังทางทฤษฎีที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิขึ้น T ในเวลา t เท่ากับ

P = (m · c_p · ΔT) / t

โดยที่ P อยู่ในหน่วยวัตต์ m อยู่ในหน่วยกิโลกรัม c_p อยู่ในหน่วย J/kg· องศา ΔT อยู่ในหน่วยองศา และ t อยู่ในหน่วยวินาที สูตรนี้จะบอกคุณถึงปริมาณไฟฟ้าขั้นต่ำที่คุณต้องการหากไม่มีการสูญเสีย การใช้งานจริงจำเป็นต้องมีความจุมากขึ้นเพื่อชดเชยการสูญเสียความร้อนในสิ่งแวดล้อม

การสูญเสียความร้อนสู่โลกภายนอก ความร้อนออกทางการนำเพื่อรองรับ การพาความร้อนสู่อากาศ การแผ่รังสีสู่สิ่งแวดล้อม และการระเหยเมื่อมีของเหลว การสูญเสียขึ้นอยู่กับขนาดพื้นที่ผิว ฉนวนนั้นดีแค่ไหน อุณหภูมิโดยรอบ และความร้อนระบายออกมาได้ดีแค่ไหน ในพื้นที่ปลูกพืชเย็น ภาชนะที่มีการหุ้มฉนวนไม่ดีอาจสูญเสียพลังงานได้หลายร้อยวัตต์ต่อตารางเมตร เมื่ออุณหภูมิคงที่แล้ว คุณอาจวัดหรือคาดเดาการสูญเสียสถานะคงที่-โดยดูที่การดึงกำลัง ใส่ตัวเลขนี้ลงในกำลังที่จำเป็นในการทำให้ร้อนขึ้น วิธีทั่วไปในการทำเช่นนี้คือการปรับขนาดสำหรับการสูญเสียความร้อนที่แย่ที่สุด-กรณี แล้วเพิ่ม 20% เพื่อให้ตัวเองมีพื้นที่เหลือเฟือ

เวลาที่ต้องการให้ร้อนขึ้น จำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อให้ความร้อนเร็วขึ้น การเพิ่มกำลังเป็นสองเท่าจะช่วยลดเวลาที่ใช้ในการทำให้ร้อนขึ้นประมาณครึ่งหนึ่ง แต่ยังหมายความว่าคุณต้องระมัดระวังมากขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงการถ่ายภาพเกิน กระบวนการทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่-การเพิ่มความร้อนที่ 20 ถึง 60 นาทีในชีวิตจริง ช่วงเวลาที่สั้นลงจะทำให้ปริมาณงานดีขึ้น แต่ยังทำให้การไล่ระดับความร้อนและการหมุนเวียนของตัวควบคุมมีแนวโน้มมากขึ้นอีกด้วย เลือกเวลาเป้าหมายตามความต้องการของวงจรการผลิต จากนั้นใช้สมการมวลความร้อนและความสูญเสียที่คาดหวังเพื่อดูว่าคุณต้องการพลังงานเท่าใด ตัวอย่างเช่น ต้องใช้กำลังพื้นฐานประมาณ 2.8 kW บวกส่วนเพิ่มในการให้ความร้อนวัสดุ 100 กิโลกรัม (ประสิทธิผล c_p=2.5 kJ/kg· องศา ) ขึ้น 100 องศาใน 30 นาที โดยสูญเสีย 500 W

วิธีคิดและปรับขนาดสิ่งต่าง ๆ

ค้นหามวลความร้อนทั้งหมดโดยบวกภาชนะ สิ่งที่บรรจุอยู่ภายใน และอุปกรณ์ติดตั้ง

ตั้งเวลาให้ความร้อนที่ต้องการ- t และความแตกต่างของอุณหภูมิ ΔT

ใช้การบันทึกข้อมูลหรือตารางวิศวกรรมเพื่อหาค่าคงที่-การสูญเสียสถานะ

หากต้องการหากำลังพื้นฐาน ให้ใช้สูตร P_base=(มวลความร้อน · ΔT / t) บวกการสูญเสีย

สำหรับการสตาร์ทขณะเครื่องเย็น การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า และการเสื่อมสภาพ ให้ใช้ระยะขอบของขนาดที่สูงกว่า P_base 15–30%

ตรวจสอบพิกัดแค็ตตาล็อกเพลท และลดแรงดันไฟฟ้าลงหากแหล่งจ่ายไฟอยู่ต่ำกว่าป้ายชื่อ

เมื่อแผ่นหลายแผ่นครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากำลังมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกัน และคิดถึงการสูญเสียขอบที่ทำให้ความหนาแน่นของวัตต์ที่ต้องการสูงขึ้นไปทางขอบ การเพิ่มขนาดเกิน 30–40% ของขีดจำกัดมักจะทำให้ปัญหาการควบคุมแย่ลงแทนที่จะดีขึ้น

อัตราพลังงาน มวลความร้อน การคำนวณการสูญเสียความร้อน เวลาในการทำให้ร้อนขึ้น และระยะขอบของขนาด ขนาดพลังงานที่เหมาะสมจะสร้างสมดุลระหว่างความเร็วของความร้อนและความเสถียรของพลังงาน การเลือกเพลตขนาดที่เหมาะสมจะหยุดเพลตที่มีขนาดเล็กเกินไปจากการชะลอการผลิต และป้องกันไม่ให้เพลตขนาดใหญ่เกินไปทำให้เกิดการเกินจำนวน รอบมากเกินไป หรือทำให้ PTFE เสื่อมสภาพเร็วขึ้น หลังจากเลือกกำลังไฟที่เหมาะสมแล้ว สิ่งที่สำคัญที่สุดถัดไปคือคุณภาพแรงดันไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟส่งผลโดยตรงต่อกำลังส่ง (P ∝ V²) ดังนั้นสภาพของเส้นคงที่และขนาดตัวนำที่เหมาะสมจึงช่วยให้แน่ใจว่าเพลตทำงานได้ตามที่วางแผนไว้ไปตลอดชีวิต เมื่อใช้แนวคิดเหล่านี้อย่างสม่ำเสมอ แนวคิดเหล่านี้จะให้ประสิทธิภาพการทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพและทำซ้ำได้ ซึ่งเหมาะสมกับความต้องการของแต่ละกระบวนการ