Porównanie zachowania termicznego i efektywności energetycznej AC i DC ogrzewania elektrycznego w kolumnie destylacyjnej za pomocą analizy termografii podczerwieni

Podsumowanie

Niniejszy artykuł przedstawia porównawcze badanie zachowania termicznego i efektywności energetycznej elementu grzewczego w kotle kolumnowym destylacji, zasilanego prądem zmiennym (AC) i prądem stałym (DC), oceniając jego wydajność na podstawie wyników statystycznych, takich jak minimalna i maksymalna temperatura, średnia danych termicznych oraz współczynnik zmienności.

Streszczenie

Termografia podczerwieni (IRT) to szeroko stosowana technika bezkontaktowa do ilościowego określania wydajności termicznej w przemysłowych systemach grzewczych. Badanie to wykorzystuje IRT do analizy i porównania zachowania termicznego oraz sprawności elektrycznej rezystora grzewczego w kotle kolumnowym destylacji pod zasilaniem prądem zmiennym (AC) i prądem stałym (DC). Eksperymenty prowadzono z użyciem pilotażu destylacyjnego, który zawierał rezystor grzewczy o mocy 130 W zasilany przez źródło prądu przemiennego (60 Hz) oraz równoważne źródło prądu stałego, uwzględniając różne konfiguracje napięcia i prądu. Dynamikę termiczną rejestrowano za pomocą skalibrowanej kamery na podczerwień fal średnich (zakres spektralny od 7,5 do 13 μm), równolegle z pomiarami mocy elektrycznej z wbudowanego systemu kart do akwizycji danych.

Proponowana metodologia ustanawia protokół IRT do ilościowego określania odpowiedzi termicznych za pomocą obrazów IRT, umożliwiając mapowanie heterogeniczności temperatur 2D za pomocą termogramów skorygowanych emisywnością.

Analizy efektywności energetycznej wykazały, że DC zmniejsza straty dżulowe, podczas gdy AC wykazuje lepszą stabilność termiczną podczas długotrwałej pracy. To zintegrowane podejście IRT dostarcza praktycznych wniosków do optymalizacji systemów destylacji energii i jest zgodne z inicjatywami elektryfikacji przemysłowej. Protokół jest skalowalny do monitorowania procesów termoelektrycznych na podczerwień w zastosowaniach chemicznych, farmaceutycznych i odnawialnych źródeł energii.

Wprowadzenie

Systemy wymiany ciepła to podstawowe urządzenia w inżynierii chemicznej, wykorzystywane do ułatwiania transferu energii cieplnej między dwoma strumieniami procesowymi, nawet bez bezpośredniego kontaktu fizycznego. Ich zastosowanie w urządzeniach takich jak kolumny destylacyjne pozwala na optymalizację zużycia energii, poprawę efektywności separacji komponentów oraz utrzymanie stabilnych warunków pracy dzięki precyzyjnej kontroli profili temperaturowych¹.

Siłownik mocy w kolumnie destylacyjnej jest uważany za system wymiany ciepła, składający się z oporu elektrycznego, który zarówno w prądzie stałym (DC), jak i prądzi....

Protokół

1. Konfiguracja i procedury przygotowania mieszanki, realizacji procesu z lokalnego interfejsu oraz uruchamiania zasilania

1. Przygotowanie mieszanki do wykorzystania w procesie wewnątrz kotła (Rysunek 1).
   1. Umieść 1 L etanolu i 1 L wody destylowanej w osobnych kolbach.
   2. Umieść zawartość każdej kolby wewnątrz płytki kotłowej.
   3. Upewnij się, że przyrządy są prawidłowo ustawione.
      1. Sprawdź połączenia węży na skraplaczu z pompy wody chłodzącej.
      2. Sprawdź rozmieszczenie czujników na płytach korpusu kolumny destylacyjnej.
      3. Sprawdź stan siłowników pompy wody chło....

Wyniki

Wyniki pochodzą z sześciu testów opracowanych z wartościami wymienionymi w Tabeli 1. Do analizy brano pod uwagę informacje termiczne, a także dane uzyskane przez interfejs lokalny.

Analiza porównawcza napięcia zasilającego 100 V AC-DC
Dane uzyskane z procesu przy użyciu lokalnego interfejsu wskazywały, że dla zasilacza stałego pomiar temperatury zmienia się w trakcie procesu, podczas gdy przy użyciu prądu zmiennego (rysunek 5A

Dyskusja

Przedstawiona procedura daje ogólne pojęcie o znaczeniu prawidłowego wyboru paszy do procesu chemicznego, takiego jak kolumna destylacyjna; Jednak proces ten zawiera kilka kluczowych punktów, które należy uwzględnić z dużą ostrożnością, aby uniknąć negatywnych skutków.

Podczas rejestrowania termogramów ważne jest, aby rozważyć użycie statywu do lokalizacji aparatu. Zapobiega to przypadkowemu ruchowi podczas przechwytywania termogramów.

Pliki generowane przez lokalny.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Kamera	FLIR	i7	Sprzęt do przechwytywania termogramów
Zakład destylacji pilotażowy		EDF-1000	Zakład destylacji pilotażowy
Woda destylowana	Tecnologia y control ambiental	CAS-7732-18-5	Składnik mieszany
Etanol	JR		Składnik mieszany
Multimetr	FLUKE		Urządzenia pomiarowe
NI myRIO	Instrumenty narodowe	1900	Karta akwizycji danych
Zasilacz		SPS1203	Napięcie zasilacza stałego
Python		3.12	Oprogramowanie do przetwarzania obrazu
Czujnik temperatury		PT100	Czujniki zainstalowane w zakładzie do bezpośredniego pomiaru temperatury na niektórych płytach procesowych.
Opór termiczny	Sunny	SGH-380	Wartość 73 omów