Sebuah bengkel pelapisan mengganti pemanas imersi PTFE dalam tangki baja tak berinsulasi dengan ukuran pemanas menggunakan perhitungan yang sama seperti sebelumnya. Pemanas baru menghasilkan watt yang tepat, namun tangki membutuhkan waktu lebih lama untuk mencapai titik yang dikehendaki dan pemanas terus bekerja selama produksi. Tangki telah diisolasi dua tahun sebelumnya, tetapi insulasi tersebut telah dilepas selama proyek pemeliharaan dan tidak pernah dipasang kembali. Kehilangan panas telah meningkat, dan ukuran pemanas sekarang terlalu kecil untuk beban sebenarnya.
Insulasi tangki memiliki efek langsung pada watt pemanas imersi PTFE yang dibutuhkan. Tangki yang tidak berinsulasi kehilangan panas melalui dindingnya dengan kecepatan 5–10 kali lebih tinggi daripada tangki berinsulasi. Pemanas harus menggantikan panas yang hilang untuk mempertahankan tekanan yang dikehendaki.
Bagaimana Isolasi Mengurangi Kehilangan Panas
Kehilangan panas melalui dinding tangki bergantung pada perbedaan suhu antara bak mandi dan udara sekitar, luas permukaan dinding, dan ketahanan termal dinding serta insulasi apa pun. Isolasi menambah ketahanan termal, yang mengurangi kehilangan panas pada perbedaan suhu tertentu.
Untuk dinding tangki baja bersuhu 60 derajat di ruangan 20 derajat, kehilangan panas tanpa insulasi kira-kira 200–300 W/m². Dengan insulasi 50 mm, kerugiannya turun menjadi 20–40 W/m². Dengan 100 mm, turun menjadi 10–20 W/m².
| Ketebalan Isolasi | Kehilangan Panas Dinding pada 60 derajat | Kerugian Relatif | Biaya Energi Tahunan (100 m²) |
|---|---|---|---|
| Tidak ada | 200–300 W/m² | 1.0× | $12,000–18,000 |
| 25mm | 50–80 W/m² | 0.25× | $3,000–4,800 |
| 50mm | 20–40 W/m² | 0.12× | $1,200–2,400 |
| 75mm | 12–25 W/m² | 0.08× | $720–1,500 |
| 100mm | 8–15 W/m² | 0.05× | $480–900 |
Kehilangan panas dinding dan biaya energi berdasarkan ketebalan insulasi untuk rendaman 60 derajat
Bagaimana Isolasi Mengubah Watt yang Dibutuhkan
Pemanas harus menghasilkan daya yang cukup untuk menggantikan panas yang hilang melalui dinding dan permukaan serta untuk memanaskan benda kerja yang masuk. Jika tangki tidak berinsulasi, kehilangan dinding akan lebih tinggi, dan pemanasnya harus lebih besar.
Untuk tangki 2.000 liter pada suhu 60 derajat dengan permukaan basah 100 m², kehilangan dinding tanpa insulasi adalah 20–30 kW. Dengan insulasi 50 mm, kerugiannya turun menjadi 2–4 kW. Selisihnya adalah 18–26 kW kapasitas pemanasan yang harus disuplai oleh heater.
| Volume Tangki | Permukaan yang Dibasahi | Kehilangan Dinding Tidak Terisolasi | Kehilangan Dinding Terisolasi (50 mm) | Dibutuhkan Kapasitas Pemanas Tambahan |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 50 m² | 10–15kW | 1–2kW | 9–13kW |
| 1,500 L | 75 m² | 15–23kW | 1,5–3kW | 13–20kW |
| 2,000 L | 100 m² | 20–30kW | 2–4kW | 18–26kW |
| 3,000 L | 150 m² | 30–45kW | 3–6kW | 27–39kW |
Kehilangan panas dinding dan kapasitas pemanas tambahan diperlukan untuk tangki yang tidak berinsulasi
Pengaruhnya terhadap Kerugian Permukaan
Kehilangan permukaan terjadi melalui penguapan dan radiasi. Permukaan tangki terbuka pada suhu 60 derajat kehilangan 300–500 W/m². Selimut bola mengambang atau penutup tangki mengurangi kerugian tersebut sebesar 60–70%.
Untuk tangki 2.000 liter dengan luas permukaan 1,5 m², kehilangan permukaan terbuka adalah 450–750 W. Dengan penutup, kerugian turun menjadi 135–225 W. Perbedaannya adalah kapasitas pemanasan 315–525 W.
Ukuran Isolasi dan Pemanas
Pemanas harus berukuran sesuai dengan kehilangan panas sebenarnya dari tangki. Jika tangki diisolasi, pemanasnya bisa lebih kecil. Jika tangki tidak berinsulasi, pemanasnya harus lebih besar.
Pendekatan praktisnya adalah dengan menghitung kehilangan panas untuk kondisi insulasi aktual dan mengukur pemanas untuk beban tersebut ditambah margin untuk beban produksi. Pemanas yang berukuran untuk tangki berinsulasi tetapi dipasang di tangki tidak berinsulasi akan berukuran terlalu kecil dan akan bekerja terus menerus.
Ketika Isolasi Mengubah Persyaratan Kepadatan Watt
Menambahkan isolasi mengurangi kehilangan panas, sehingga mengurangi watt yang dibutuhkan. Namun isolasi juga mempengaruhi suhu permukaan pemanas. Pemanas yang lebih kecil yang beroperasi pada kepadatan watt yang lebih tinggi mungkin diperlukan untuk menghasilkan watt yang lebih rendah dalam ruang yang tersedia. Kepadatan watt yang lebih tinggi meningkatkan suhu permukaan dan mempercepat degradasi.
Yang optimal adalah mengisolasi tangki dan menentukan pemanas dengan luas permukaan besar dan kepadatan watt rendah. Isolasi mengurangi kebutuhan watt, dan luas permukaan yang besar menjaga kepadatan watt tetap rendah.
Ketika Pemanas Standar Tidak Dapat Mencocokkan Kondisi Isolasi
Tangki dengan insulasi yang rusak atau hilang seringkali memerlukan pemanas yang lebih besar dari spesifikasi aslinya. Konfigurasi pemanas imersi PTFE khusus dengan luas permukaan besar, kepadatan watt rendah, dan posisi aliran-yang dioptimalkan mengatasi penyebab utama ukuran yang terlalu kecil. Proses spesifikasi memerlukan dimensi tangki, kondisi insulasi, suhu pengoperasian, dan watt yang dibutuhkan. Untuk fasilitas dengan kondisi insulasi yang berbeda-beda, pendekatan khusus-aplikasi ini memastikan pemanas sesuai dengan kehilangan panas sebenarnya.
