Een galvaniseerbedrijf verving een PTFE-dompelverwarmer in een niet-geïsoleerde stalen tank door een verwarmer met dezelfde afmetingen als voorheen. De nieuwe verwarmer leverde het juiste wattage, maar het duurde langer voordat de tank het instelpunt bereikte en de verwarmer draaide continu tijdens de productie. De tank was twee jaar eerder geïsoleerd, maar tijdens een onderhoudsproject was de isolatie verwijderd en nooit meer teruggeplaatst. Het warmteverlies was toegenomen en de verwarming was nu te klein voor de werkelijke belasting.
Tankisolatie heeft een direct effect op het vereiste PTFE-dompelverwarmervermogen. Een niet-geïsoleerde tank verliest warmte via de wanden met een snelheid die 5 tot 10 keer hoger kan zijn dan een geïsoleerde tank. De verwarmer moet de verloren warmte vervangen om het instelpunt te behouden.
Hoe isolatie warmteverlies vermindert
Warmteverlies door een tankwand is afhankelijk van het temperatuurverschil tussen het bad en de omgevingslucht, het oppervlak van de wand en de thermische weerstand van de wand en eventuele isolatie. Isolatie voegt thermische weerstand toe, waardoor het warmteverlies bij een bepaald temperatuurverschil wordt verminderd.
Voor een stalen tankwand op 60 graden in een ruimte van 20 graden bedraagt het warmteverlies zonder isolatie circa 200–300 W/m². Met 50 mm isolatie daalt het verlies tot 20–40 W/m². Bij 100 mm daalt dit naar 10–20 W/m².
| Isolatiedikte | Wandwarmteverlies bij 60 graden | Relatief verlies | Jaarlijkse energiekosten (100 m²) |
|---|---|---|---|
| Geen | 200–300 W/m² | 1.0× | $12,000–18,000 |
| 25 mm | 50–80 W/m² | 0.25× | $3,000–4,800 |
| 50 mm | 20–40 W/m² | 0.12× | $1,200–2,400 |
| 75 mm | 12–25 W/m² | 0.08× | $720–1,500 |
| 100 mm | 8–15 W/m² | 0.05× | $480–900 |
Wandwarmteverlies en energiekosten per isolatiedikte voor een bad van 60 graden
Hoe isolatie het vereiste wattage verandert
De verwarmer moet voldoende vermogen leveren om de warmte die via de wanden en het oppervlak verloren gaat, te vervangen en de binnenkomende werkstukken te verwarmen. Als de tank niet geïsoleerd is, zijn de wandverliezen groter en moet de verwarming groter zijn.
Voor een tank van 2.000 liter bij 60 graden met 100 m² bevochtigd oppervlak bedraagt het wandverlies zonder isolatie 20–30 kW. Met 50 mm isolatie daalt het verlies tot 2–4 kW. Het verschil is 18–26 kW verwarmingsvermogen dat door de verwarming moet worden geleverd.
| Tankvolume | Bevochtigd oppervlak | Niet-geïsoleerd muurverlies | Geïsoleerd muurverlies (50 mm) | Extra verwarmingscapaciteit nodig |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 50 m² | 10–15 kW | 1–2 kW | 9–13 kW |
| 1,500 L | 75 m² | 15–23 kW | 1,5–3 kW | 13–20 kW |
| 2,000 L | 100 m² | 20–30 kW | 2–4 kW | 18–26 kW |
| 3,000 L | 150 m² | 30–45 kW | 3–6 kW | 27–39 kW |
Wandwarmteverlies en extra verwarmingscapaciteit vereist voor niet-geïsoleerde tanks
Het effect op oppervlakteverliezen
Oppervlakteverliezen ontstaan door verdamping en straling. Een open tankoppervlak bij 60 graden verliest 300–500 W/m². Een drijvende ballendeken of een tankafdekking reduceert dat verlies met 60-70%.
Voor een tank van 2.000 liter met een oppervlak van 1,5 m² bedraagt het verlies aan open oppervlak 450–750 W. Met een deksel daalt het verlies naar 135–225 W. Het verschil bedraagt 315–525 W aan verwarmingsvermogen.
Isolatie en afmetingen van de verwarming
De verwarming moet worden gedimensioneerd voor het daadwerkelijke warmteverlies van de tank. Als de tank geïsoleerd is, kan de verwarming kleiner zijn. Als de tank niet geïsoleerd is, moet de verwarming groter zijn.
Een praktische aanpak is om het warmteverlies te berekenen voor de werkelijke isolatieconditie en de verwarming voor die belasting te dimensioneren, plus een marge voor productiebelasting. Een verwarming die geschikt is voor een geïsoleerde tank, maar die in een niet-geïsoleerde tank is geïnstalleerd, zal te klein zijn en continu werken.
Wanneer isolatie de vereiste wattdichtheid verandert
Door isolatie toe te voegen, wordt het warmteverlies verminderd, waardoor het benodigde wattage afneemt. Maar de isolatie heeft ook invloed op de oppervlaktetemperatuur van de verwarming. Er kan een kleinere verwarmer nodig zijn die met een hogere wattdichtheid werkt om het lagere wattage binnen de beschikbare ruimte te leveren. De hogere wattdichtheid verhoogt de oppervlaktetemperatuur en versnelt de afbraak.
Het optimale is om de tank te isoleren en een verwarming te specificeren met een groot oppervlak en een lage wattdichtheid. Door de isolatie is er minder wattage nodig en door het grote oppervlak is de wattagedichtheid laag.
Wanneer standaardverwarmers niet aan de isolatieconditie kunnen voldoen
Tanks met beschadigde of ontbrekende isolatie vereisen vaak grotere verwarmingselementen dan de oorspronkelijke specificatie. Een op maat gemaakte configuratie van een PTFE-dompelverwarmer met een groot oppervlak, een lage wattdichtheid en een -stroomgeoptimaliseerde positie pakt de hoofdoorzaak van ondermaat aan. Het specificatieproces vereist de tankafmetingen, isolatieconditie, bedrijfstemperatuur en het vereiste wattage. Voor faciliteiten met variërende isolatieomstandigheden zorgt deze toepassing-specifieke aanpak ervoor dat de verwarming aansluit bij het daadwerkelijke warmteverlies.
