Высокотемпературный нагрев агрессивной жидкости Опции

[loginst]

Что мы имеем сейчас - это установка фосфатирования - ванна из нержавейки объемом 1,5 куба, нагревается 2 электрическими элементами мощностью по 9 кВт каждый, рабочая температура 80 градусов.
В чем проблема - на ТЭНах происходят отложения, соответственно снижается теплоотдача и спираль ТЭНа просто перегорает.
Что хотим сделать - ТЭНами нагревать теплоноситель, а он в свою очередь будет греть рабочую жидкость - на картинке желаемое

Каким образом это реализовать? Что использовать в качестве теплоносителя? Обратная связь реализована по температуре рабочей жидкости.

ЗЫ. Сорри если я залез не в тот раздел.

[loginst]

Что мы имеем сейчас - это установка фосфатирования - ванна из нержавейки объемом 1,5 куба, нагревается 2 электрическими элементами мощностью по 9 кВт каждый, рабочая температура 80 градусов.
В чем проблема - на ТЭНах происходят отложения, соответственно снижается теплоотдача и спираль ТЭНа просто перегорает.
Что хотим сделать - ТЭНами нагревать теплоноситель, а он в свою очередь будет греть рабочую жидкость - на картинке желаемое

Каким образом это реализовать? Что использовать в качестве теплоносителя? Обратная связь реализована по температуре рабочей жидкости.

ЗЫ. Сорри если я залез не в тот раздел.

[G_Ivan]

Посмотрите здесь. Тут для пара.
http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=86501

Но основные вопросы рассматриваются - требуемая мощность (зависит от массы нагреваемой среды, температуры начальной, температуры рабочей, теплоемкости, времени нагрева, подпитки среды).
Отсюда "пляшет" источник теплоты (те же ТЭНы ? или есть возможность увеличить мощность на компенсацию потерь в ТО ?).
Потому уже выбор конкретного типа передачи тепла в среду - теплообменника/теплоносителя (вопросы связанные между собой)...

[loginst]

Посмотрел - немного другая задача, я сейчас пытаюсь понять, подобная схема вообще будет работать?
Попробую подкорректировать задачу - ванна утеплена, имеется плотная крышка т.е. теплопотери минимизированы настолько, что даже при использовании одного ТЭНа в 9 кВт время нагрева рабочей жидкости устраивает. Источник нагрева - только электричество, иного ничего нет.

[G_Ivan]

Посмотрел - немного другая задача, я сейчас пытаюсь понять, подобная схема вообще будет работать?
Попробую подкорректировать задачу - ванна утеплена, имеется плотная крышка т.е. теплопотери минимизированы настолько, что даже при использовании одного ТЭНа в 9 кВт время нагрева рабочей жидкости устраивает. Источник нагрева - только электричество, иного ничего нет.

А я вам и не написал, что в теме по ссылке есть ответы на все ваши вопросы...
Схемы с косвенным (через теплообменник) подогревом фосфатирующих ван работают, но проблемы абсолютно те же - обрастают нагревающие элементы, которые находятся в ванне.
Я вам написал, что нужны данные для теплотехнического расчёта, ибо при использовании ЛЮБОГО теплообменника вы можете терять эффективность передачи тепла нагреваемой жидкости от источника теплоты.
У вас ванна, которую вы расширить не можете, потому сам теплообменник тоже имеет ограничения по габаритам и конструкции + проблема "обрастания" теплообменника (покроется коростой - не будет толку от него).

[G_Ivan]

Вот вам готовое решение
http://local.alfalaval.com/ru-ru/key-indus...81RU_DIABON.pdf
Качайте через теплообменник раствор, без всяких радиаторов и грейте его водой.

[loginst]

Схемы с косвенным (через теплообменник) подогревом фосфатирующих ван работают, но проблемы абсолютно те же - обрастают нагревающие элементы, которые находятся в ванне.

отлично, основной вопрос снят ....
насколько я понимаю проблема обрастания нагревательных элементов в подобном случае не может быть решена вообще, поэтому большой проблемой она не является - ванна работает не ежедневно и выбрать день для механической очистки труда не составит

Я вам написал, что нужны данные для теплотехнического расчёта, ибо при использовании ЛЮБОГО теплообменника вы можете терять эффективность передачи тепла нагреваемой жидкости от источника теплоты.

это я прекрасно понимаю, но это уже второй вопрос, который сейчас можно начать решать ... не согласитесь помочь в этом? при удачном решении труд будет оплачен

[G_Ivan]

отлично, основной вопрос снят ....
насколько я понимаю проблема обрастания нагревательных элементов в подобном случае не может быть решена вообще, поэтому большой проблемой она не является - ванна работает не ежедневно и выбрать день для механической очистки труда не составит


это я прекрасно понимаю, но это уже второй вопрос, который сейчас можно начать решать ... не согласитесь помочь в этом? при удачном решении труд будет оплачен

Не мой профиль, я не теплотехник - не посчитаю.
Не понимаю вчём тогда проблема с ТЭНами - чистить чаще, если они зарастают до перегорания за одну смену - увеличить количество ТЭНов и включать из попеременно (н-р, вместо 2-х поставить 4/8/12 и включать каждый по цепочке не дольше ХХ минут), чтоб распределить обрастание и/или усилить защиту от перегрева (н-р, гильза с датчиком температуры и ТЭНом внутри или ТЭН в кожухе с контролем температуры)).

У любой проблемы есть множество решений.

Сообщение отредактировал G_Ivan - 16.12.2014, 16:41

[loginst]

Вот вам готовое решение
http://local.alfalaval.com/ru-ru/key-indus...81RU_DIABON.pdf
Качайте через теплообменник раствор, без всяких радиаторов и грейте его водой.

навскидку - очень дорогое и громоздкое решение ... и далее если качать рабочую жидкость через теплообменник то почему не будет отложений внутри теплообменника?

[G_Ivan]

навскидку - очень дорогое и громоздкое решение ... и далее если качать рабочую жидкость через теплообменник то почему не будет отложений внутри теплообменника?

Будут, отчего же не быть. И дорогое конечно, но вы про дешевизну решения ничего и не писали.
Наша фирма делает всё : Быстро, Дёшево, Качественно, но выбрать можно только два параметра из трёх. ))

[loginst]

Не понимаю вчём тогда проблема с ТЭНами - чистить чаще, если они зарастают до перегорания за одну смену - увеличить количество ТЭНов и включать из попеременно (н-р, вместо 2-х поставить 4/8/12 и включать каждый по цепочке не дольше ХХ минут), чтоб распределить обрастание и/или усилить защиту от перегрева (н-р, гильза с датчиком температуры и ТЭНом внутри или ТЭН в кожухе с контролем температуры)).

проблема с ТЭНами в том, что узнаешь об их зарастании тогда когда они перегорели и зарастание ТЭНа происходит явно быстрее чем радиатора ...

обогревая теплоносителем я и пытаюсь уйти от локального перегрева ... гильза и ТЭН в кожухе, как мне кажется снизят циркуляцию, что в свою очередь будет сильно влиять на скорость обрастания

Будут, отчего же не быть. И дорогое конечно, но вы про дешевизну решения ничего и не писали.

это подразумевается как само собой разумеющееся - во всем должна быть экономическая выгода )))

[GraNiNi]

В чем проблема - на ТЭНах происходят отложения, соответственно снижается теплоотдача и спираль ТЭНа просто перегорает.

Все стандартные ТЭНы, по удельной нагрузке на единицу площади (длины), рассчитаны на работу в воде. При этом допускается значительный перегрев - вода практически кипит на их поверхности, что повышает теплоотдачу.
Если такой ТЭН использовать в растворах, то локальный перегрев и приводит к отложению солей на его поверхности.

Напрашивается вывод - уменьшить удельную тепловую нагрузку на ТЭН, для чего:
1. Проектировать, рассчитывать и изготавливать новый ТЭН, для конкретных условий.
2. Приспособить существующие (стандартные) ТЭНы.

По 2-му пункту - уменьшить питающее напряжение на один ТЭН, а уменьшение мощности нагрева компенсировать их количеством, то есть, с одного ТЭНа снимать не 9 кВт, а например только 5 кВт, но тогда их должно быть не два, а четыре.

Следует отметить, что применение четырех ТЭНов номинальной мощностью в 5 кВт ситуацию не изменят - у них будет такой же перегрев.

[G_Ivan]

проблема с ТЭНами в том, что узнаешь об их зарастании тогда когда они перегорели и зарастание ТЭНа происходит явно быстрее чем радиатора ...

обогревая теплоносителем я и пытаюсь уйти от локального перегрева ... гильза и ТЭН в кожухе, как мне кажется снизят циркуляцию, что в свою очередь будет сильно влиять на скорость обрастания


это подразумевается как само собой разумеющееся - во всем должна быть экономическая выгода )))

Проблема не с ТЭНами, а с организацией эксплуатации ТЭНов - за ваши слова "проблема с ТЭНами в том, что узнаешь об их зарастании тогда когда они перегорели" меня бы выкиздили на улицу везде, где я работал.

Площадь ТЭНа меньше, чем радиатора, плотность теплового потока выше, потому локальный нагрев жидкости с выпадением нерастворимых осадков на поверхности идёт активнее.
"Размазываете" мощность по площади теплообмена - снижаете перегрев.
Вам кстати ничего не мешает ТЭНы засунуть в регистры радиаторов, только циркуляцию проверить, без контроля теплоносителя на перегрев, можно ТЭНы сжечь и при такой схеме - с радиаторами и ТЭНами в баке.

[tiptop]

вода практически кипит на их поверхности, что повышает теплоотдачу

Если ТЭНы омываются ледяной водой, то теплоотдача становится низкой, электросчётчик останавливается?

установка фосфатирования - ванна из нержавейки объемом 1,5 куба, нагревается 2 электрическими элементами мощностью по 9 кВт каждый, рабочая температура 80 градусов.
В чем проблема - на ТЭНах происходят отложения

Похожая тема: минеральная вода греется в котле

Сообщение отредактировал tiptop - 16.12.2014, 17:49

[loginst]

Проблема не с ТЭНами, а с организацией эксплуатации ТЭНов - за ваши слова "проблема с ТЭНами в том, что узнаешь об их зарастании тогда когда они перегорели" меня бы выкиздили на улицу везде, где я работал.

это не моя работа, меня попросили помочь решить проблему - я обслуживаю эту электроустановку )))

Площадь ТЭНа меньше, чем радиатора, плотность теплового потока выше, потому локальный нагрев жидкости с выпадением нерастворимых осадков на поверхности идёт активнее.
"Размазываете" мощность по площади теплообмена - снижаете перегрев.
Вам кстати ничего не мешает ТЭНы засунуть в регистры радиаторов, только циркуляцию проверить, без контроля теплоносителя на перегрев, можно ТЭНы сжечь и при такой схеме - с радиаторами и ТЭНами в баке.

вырисовывается неплохая мысль - к имеющейся ОС по температуре рабочей жидкости, добавить обратную связь по температуре теплоносителя при постоянной циркуляции, а?

[loginst]

Похожая тема: минеральная вода греется в котле

очень похоже, но есть существенное отличие - в моем случае рабочую жидкость надо нагреть до 80 градусов

[tiptop]

очень похоже, но есть существенное отличие - в моем случае рабочую жидкость надо нагреть до 80 градусов

А каким образом установлены ТЭНы?

[loginst]

А каким образом установлены ТЭНы?

врезаны в ванну, т.е. прямой контакт ТЭНа и рабочей жидкости

[tiptop]

врезаны в ванну, т.е. прямой контакт ТЭНа и рабочей жидкости

Допустим ли в этой ванне какой-то "барботаж"?
А то, может быть, такой вариант?
ВрЕзать ТЭНы вертикальным "пакетом",
"обернуть" листом так, чтобы получился "тоннель", не доходящий до поверхности и до дна,
в верхнюю часть опустить вал с крыльчаткой, способной создать поток со скоростью более метра в секунду...

Нет, пожалуй, слишком сложно, "хрупко", и эффективность сомнительна...

[loginst]

Допустим ли в этой ванне какой-то "барботаж"?
А то, может быть, такой вариант?
ВрЕзать ТЭНы вертикальным "пакетом",
"обернуть" листом так, чтобы получился "тоннель", не доходящий до поверхности и до дна,
в верхнюю часть опустить вал с крыльчаткой, способной создать поток со скоростью более метра в секунду...

Нет, пожалуй, слишком сложно, "хрупко", и эффективность сомнительна...

в ванну ставиться поддон высотой см 20 где то, т.е. под ним можно сделать все что угодно ... согласен с оценкой

вернемся к первоначальной схеме, как на картинке, только вместо ТЭНов, берем электрокотел кВт на 15, устанавливаем его на стенку ванны, в качестве теплоносителя вода, на дно ванны батарея чугунных радиаторов, принудительная циркуляция, температуру теплоносителя выставляем на 95 градусов, т.е. по максимуму, вне ванны у нас будет только около метра трубопровода, который естественно тоже теплоизолируем. Ванна теплоизолирована, сверху крышка с резиновыми уплотнителями, закрывается гидравлически, т.е. очень плотно. Температура в помещении 20 градусов - нагреет котел 1,3 куба рабочей жидкости до 80 градусов?

[G_Ivan]

Все стандартные ТЭНы, по удельной нагрузке на единицу площади (длины), рассчитаны на работу в воде. При этом допускается значительный перегрев - вода практически кипит на их поверхности, что повышает теплоотдачу.
Если такой ТЭН использовать в растворах, то локальный перегрев и приводит к отложению солей на его поверхности.

Напрашивается вывод - уменьшить удельную тепловую нагрузку на ТЭН, для чего:
1. Проектировать, рассчитывать и изготавливать новый ТЭН, для конкретных условий.
2. Приспособить существующие (стандартные) ТЭНы.

По 2-му пункту - уменьшить питающее напряжение на один ТЭН, а уменьшение мощности нагрева компенсировать их количеством, то есть, с одного ТЭНа снимать не 9 кВт, а например только 5 кВт, но тогда их должно быть не два, а четыре.

Следует отметить, что применение четырех ТЭНов номинальной мощностью в 5 кВт ситуацию не изменят - у них будет такой же перегрев.

Кстати нормальное решение, с достаточно простой реализацией : ставить 4 ТЭНа и подключать их группами по 2 последовательно (снижаем питающее напряжение на ТЭНе), при установке пакетного переключателя можно реализовать и быстрое переключение на парралельную работу ТЭН, если один из пары выйдет из строя.

Проточный нагреватель 3-х фазный так "победили" - стал ощутимо медленее засоряться, но и греть правда тоже медленее.

И чистить-чистить-чистить !!!

это не моя работа, меня попросили помочь решить проблему - я обслуживаю эту электроустановку )))

вырисовывается неплохая мысль - к имеющейся ОС по температуре рабочей жидкости, добавить обратную связь по температуре теплоносителя при постоянной циркуляции, а?

Обратную связь на что цеплять-то собрались?
Будете регулируемый по мощности нагреватель использовать, смысл ?
Вполне достаточно дискретного управления вкл/выкл при достижении предельных температур теплоносителя или рабочей жидкости.

При установке водогрейного контура вам край температуру теплоносителя контролировать и давление в контуре, чтоб не взорвалось - т.е. ставить в контур термостат перегрева и аварийный сбросной клапан.

+ если будете использовать стандартный водогрейный котёл, то там это всё есть.

[G_Ivan]

.. на дно ванны батарея чугунных радиаторов...

Не сожрёт ортофосфорка радиаторы ? Доставать для чистки как будете чугунину ?
Тем более обычный чугунный радиатор "лесенкой", а лучше ставить "змейку". ПМСМ регистр из нержавейки вам нужен, а не радиатор.
В любом случае напрашивается принудительная циркуляция рабочей жидкости - либо воздушком (барботаж), если допустимо, либо самый паршивый химнасосик чтоб выброс под теплообменник "дул".
На одной конвекции далеко не уедешь.
И проверьте всё же температуру выпадения осадка - отберите флакон рабочей жидкости (не свежей, а уже поработавшей), засуньте в металическую емкость и нагрейте феном или другим источником теплоты с известной температурой и посмотрите что у вас на стенках осядет и при какой температуре стенок "стакана".

Если у вас будет выделяться осадок при рабочей температуре, то полюбому нужно решать вопрос регулярной чистки и оценки обрастания теплообменника (делать так чтоб это было быстро и безопасно).

Не забывайте что термостат перегрева будет стоять в нагревательной камере котла, потому температура на самом теплообменнике будет ниже чем 95.

[Igor Barishpolet...]

Согласен с коллегами! Установите датчик (термостат) на ТЭНе и при перегреве он не будет сгорать, но будет отключаться, пока его не очистите...

[loginst]

Обратную связь на что цеплять-то собрались?
Будете регулируемый по мощности нагреватель использовать, смысл ?
Вполне достаточно дискретного управления вкл/выкл при достижении предельных температур теплоносителя или рабочей жидкости.

При установке водогрейного контура вам край температуру теплоносителя контролировать и давление в контуре, чтоб не взорвалось - т.е. ставить в контур термостат перегрева и аварийный сбросной клапан.

+ если будете использовать стандартный водогрейный котёл, то там это всё есть.

ОС по температуре теплоносителя цепляем на второй пускатель, его ставим последовательно - это для меня простой вопрос, но что бы не городить огород и возникла мысль использовать стандартный электрокотел для системы отопления, в котором как вы уже заметили это все реализовано

вот это меня и напрягает, если в качестве теплоносителя использовать воду, то работать этот контур будет в граничном режиме - температура кипения воды 100, необходимая температура рабочей жидкости 80, максимальная температура теплоносителя в стандартных котлах 95

[G_Ivan]

ОС по температуре теплоносителя цепляем на второй пускатель, его ставим последовательно - это для меня простой вопрос, но что бы не городить огород и возникла мысль использовать стандартный электрокотел для системы отопления, в котором как вы уже заметили это все реализовано

вот это меня и напрягает, если в качестве теплоносителя использовать воду, то работать этот контур будет в граничном режиме - температура кипения воды 100, необходимая температура рабочей жидкости 80, максимальная температура теплоносителя в стандартных котлах 95

А если будете использовать пар, то поимеете ещё больше проблем (почитайте ПБ 10-573-03 на досуге), раскалённые газы не вариант (горелка с жаротрубным теплообменником - тоже гемор ещё тот)...а больше вы ничего там использовать не сможете (не ну теоретически можно ещё натрий/висмут, как в АЭС... )
Тут идеального решения нет, есть только возможность выбрать наименее затратное и удобное в реализации.

[loginst]

лучше ставить "змейку". ПМСМ регистр из нержавейки вам нужен, а не радиатор.

согласен, за это спасибо

В любом случае напрашивается принудительная циркуляция рабочей жидкости - либо воздушком (барботаж), если допустимо, либо самый паршивый химнасосик чтоб выброс под теплообменник "дул".
На одной конвекции далеко не уедешь.

так вроде у меня в схеме циркуляционный насос нарисован, причем он работает постоянно

Не забывайте что термостат перегрева будет стоять в нагревательной камере котла, потому температура на самом теплообменнике будет ниже чем 95.

а вот это основной вопрос - мы имеем контур из котла с отключением оного по температуре теплоносителя 95 градусов и температуре рабочей жидкости в 80 градусов, циркуляционный насос работающий постоянно, мембранный расширительный бак, теплообменник лесенкой из нержавейки. При достижении теплоносителем температуры в 95 градусов, котел будет отключаться, но насос продолжает работать и котел будет включаться достаточно быстро - т.е. контроль температуры и давления в контуре реализован, но основной вопрос остался - сможет ли этот контур нагреть рабочую жидкость до 80 градусов?

А если будете использовать пар, то поимеете ещё больше проблем (почитайте ПБ 10-573-03 на досуге), раскалённые газы не вариант (горелка с жаротрубным теплообменником - тоже гемор ещё тот)...а больше вы ничего там использовать не сможете (не ну теоретически можно ещё натрий/висмут, как в АЭС... )
Тут идеального решения нет, есть только возможность выбрать наименее затратное и удобное в реализации.

естественно я это не читал, мне по роду моей деятельности это совершенно не нужно, я электрик
но я вроде бы говорил, что в качестве нагревательного элемента можем использовать только ТЭН

вот это и пытаюсь найти - на производстве только производители, там даже электрика по обслуге нет (я совершенно сторонний человек, приезжаю по звонку), поэтому система должна работать в автомате, с периодичным остановом на ТО

Согласен с коллегами! Установите датчик (термостат) на ТЭНе и при перегреве он не будет сгорать, но будет отключаться, пока его не очистите...

не вариант, чистить думаю придется через день-два, а это вывод фосфатки из работы на полсмены минимум, плюс дополнительная штатная еденица

[Ludvig]

Рассмотрите непосредственный нагрев электродом. Это плохой совет, но только в первое время. Процессы непредсказуемы сходу.

[G_Ivan]

согласен, за это спасибо

так вроде у меня в схеме циркуляционный насос нарисован, причем он работает постоянно


а вот это основной вопрос - мы имеем контур из котла с отключением оного по температуре теплоносителя 95 градусов и температуре рабочей жидкости в 80 градусов, циркуляционный насос работающий постоянно, мембранный расширительный бак, теплообменник лесенкой из нержавейки. При достижении теплоносителем температуры в 95 градусов, котел будет отключаться, но насос продолжает работать и котел будет включаться достаточно быстро - т.е. контроль температуры и давления в контуре реализован, но основной вопрос остался - сможет ли этот контур нагреть рабочую жидкость до 80 градусов?

Вы не поняли - вам нужно гонять рабочую жидкость для более эффективного теплообмена и для предотвращения перегрева с образованием осадка прилегающего к поверхности теплообменника слоя жидкости. Тут тоже есть свои заморочки, но в вашем случаее достаточно самого слабого перемешивания жидкости в ванне...
Про нагрев до 80 гр по такой схеме нужен расчёт теплотехнический, теоретически - нагреет, практически - зависит от мощности теплопередачи теплообменник/раб.жидкость ( объём теплоты - она будет разной в зависимости от перепада температур между ТО и жидкостью) и теплопотерь в ванне (которые вс равно будут, не смотря на всю изоляцию).
Если графики сойдуться раньше рабочей температуры, то не нагреет.


(нарисовал для иллюстрации , просьба не пинать)

[loginst]

Рассмотрите непосредственный нагрев электродом. Это плохой совет, но только в первое время. Процессы непредсказуемы сходу.

это очень плохой совет - рабочая жидкость это грубо говоря солевой раствор

Вы не поняли - вам нужно гонять рабочую жидкость для более эффективного теплообмена и для предотвращения перегрева с образованием осадка прилегающего к поверхности теплообменника слоя жидкости. Тут тоже есть свои заморочки, но в вашем случаее достаточно самого слабого перемешивания жидкости в ванне...

Про нагрев до 80 гр по такой схеме нужен расчёт теплотехнический, теоретически - нагреет, практически - зависит от мощности теплопередачи теплообменник/раб.жидкость

теперь догнал))

а не подскажете где можно нарыть хотя бы методику расчета, что бы, хотя бы с какой либо погрешностью можно было это оценить

Сообщение отредактировал loginst - 17.12.2014, 10:56

[G_Ivan]

это очень плохой совет - рабочая жидкость это грубо говоря солевой раствор


теперь догнал))

а не подскажете где можно нарыть хотя бы методику расчета, что бы, хотя бы с какой либо погрешностью можно было это оценить

Сходу не скажу - я не теплотехник, а искать, если честно, лень .
Может кто из форумчан вам подскажет.

[loginst]

Про нагрев до 80 гр по такой схеме нужен расчёт теплотехнический, теоретически - нагреет, практически - зависит от мощности теплопередачи теплообменник/раб.жидкость ( объём теплоты - она будет разной в зависимости от перепада температур между ТО и жидкостью) и теплопотерь в ванне (которые вс равно будут, не смотря на всю изоляцию).

с теплопотерями согласен, а выделенное можете чуть разжевать - не уверен, что правильно понимаю
как понимаю я - мощность теплопередачи будет влиять лишь на время нагрева, но выделенная ТЭНом теплота пойдет только на нагрев и теплопотери, поэтому если ее с учетом теплопотерь будет достаточно, то по логике нагрев произойдет ... но с течением времени теплопотери увеличиваются поэтому равновесие может произойти до заданной температуры