Kaip PTFE šilumokaičio užsiteršimo faktorius lyginamas su nerūdijančio plieno bloko užteršimo faktoriumi?

Nustatydamas šilumokaičio dydį, inžinierius prideda „užteršimo faktorių“, kad atsižvelgtų į izoliacinį dulkių sluoksnį, apnašas arba biologinį augimą, kuris laikui bėgant neabejotinai susiformuotų ant šilumą perduodančio paviršiaus. Mėnesius ar metus veikiant mažiau-ne-švariomis sąlygomis, ši papildoma tolerancija garantuoja, kad šilumokaitis vis tiek gali užtikrinti reikiamą šiluminį našumą.

PTFE vamzdžiai, kurių paviršius yra glotnus, hidrofobinis, dažnai patiria daug mažiau užteršimo nei nerūdijančio plieno vamzdžiai, naudojami toje pačioje tarnyboje. Skirtumas yra pakankamai didelis, kad paveiktų šilumokaičio dydį, valymo dažnumą, veikimo efektyvumą ir eksploatavimo išlaidas.

Užterštumo faktoriaus PTFE šilumokaičio ir nerūdijančio plieno palyginimas apima ne tik priežiūros patogumą, bet ir pagrindinės šiluminės konstrukcijos filosofijos sritį.

Ką iš tikrųjų reiškia užteršimo faktorius
Praktiškai kalbant, užsiteršimo faktorius yra papildoma šiluminė varža, kuri įtraukiama į šilumokaičio skaičiavimus, siekiant atsižvelgti į būsimą šilumos perdavimo paviršiaus užterštumą{0}}.

Šilumos perdavimas tampa mažiau efektyvus, nes nuosėdos kaupiasi vamzdžių viduje arba išorėje, nes užteršimo sluoksnis tarnauja kaip izoliacija. Todėl projektuojant šilumokaitį reikia šiek tiek padidinti, kad net ir susikaupus užterštumui būtų pasiekiamos priimtinos eksploatacinės savybės.

Tipiškos užteršimo formos yra šios:

Mineralinė skalė

Biologinis augimas

Ekologiški filmai

Dumblo nuosėdos

Druskos kristalizacija

Likęs polimeras

Kiekvienas šilumokaitis laikui bėgant įgauna tam tikrą užsiteršimą, tačiau greitis ir sunkumas labai priklauso nuo vamzdžio medžiagos ir paviršiaus savybių.

Kodėl PTFE teršia mažiau nei nerūdijantis plienas
Pagrindinis PTFE privalumas yra išskirtinai maža paviršiaus energija.

Kadangi fluoropolimero paviršius iš prigimties yra hidrofobinis ir nelipnus, daugeliui teršalų sunku saugiai prilipti. Palyginti su metaliniais paviršiais, PTFE lengviau išskiria nuosėdas, biologines dangas ir organines liekanas.

Nerūdijantis plienas, nors ir lygus pagal pramoninius standartus, vis tiek pasižymi žymiai padidėjusia paviršiaus energija, todėl yra palanku pritvirtinti:

Kalcio skalė

Oksido nuosėdos

Bioplėvelės sluoksniai

Organinės dangos

Baltymų likučiai

PTFE elgiasi kitaip, nes paviršius aktyviai priešinasi drėgmei ir sukibimui.

Tiesą sakant, daugeliui proceso skysčių tiesiog sunku „suimti“ PTFE paviršių, kad susidarytų patvarios nuosėdos.

Tipiškų užsiteršimo faktorių palyginimai
Standartinius užsiteršimo faktorius, kurie dažnai naudojami kuriant šilumokaičius, paskelbė Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA). Tačiau šios nurodytos vertės istoriškai yra orientuotos į metalinių vamzdžių medžiagas, tokias kaip nerūdijantis plienas ir vario lydiniai.

Nerūdijančio plieno šilumokaičiams, veikiantiems su aušinimo vandeniu arba organiniais skysčiais, bendri projektiniai užterštumo veiksniai gali būti tokie:

Nuo 0,0002 iki 0,0004 kvadratinių metrų kelvino vienam vatui

PTFE šilumokaičiai, veikiantys panašiomis funkcijomis, gali pateisinti daug mažesnes praktines vertes, dažnai šiose srityse:

0,00005–0,0001 kvadratinio metro kelvino vienam vatui

Tai reiškia, kad tinkamomis sąlygomis atsparumas užsiteršimui yra maždaug 2–5 kartus mažesnis nei nerūdijančio plieno.

Tas mažesnis skaičius tiesiogiai atitinka mažesnį, pigesnį šilumokaitį arba ilgesnį veikimo laiką tarp valymų.

Sumažėjusio atsparumo užsiteršimui įtaka šilumokaičio konstrukcijai
Mažesnis užterštumo faktorius turi įtakos daugeliui šilumokaičio dydžio ir ilgalaikio{0}} veikimo aspektų.

Sumažintas šilumos perdavimo paviršiaus plotas
Šilumokaičiui nereikia tiek daug papildomo paviršiaus ploto, kad būtų galima kompensuoti galimą veikimo praradimą, nes tikimasi, kad laikui bėgant susidarys mažesnė šiluminė varža.

Tai gali įgalinti:

trumpesni vamzdžių ryšuliai

Mažiau vamzdžių

Kompaktiškesni šilumokaičio pėdsakai

Sumažinti korpuso matmenys

Pagerintas ilgalaikis{0}}šilumos efektyvumas
Kai kaupiasi nuosėdos, daugelis šilumokaičių palaipsniui praranda gebėjimą transportuoti šilumą.

PTFE paviršiai linkę išlikti arčiau pradinės nesugadintos būklės ilgesnį laiką, o tai padeda užtikrinti stabilesnį šiluminį našumą eksploatacijos metu.

Ilgesni valymo intervalai
Sumažėjęs nuosėdų sukibimas dažnai pailgina laikotarpį tarp techninės priežiūros sustabdymų.

Tai ypač naudinga šiais atvejais:

Cheminis apdorojimas

Nuotekų sistemos

Maisto gamyba

Puslaidininkių gamyba

Farmacijos taikymas

Nepertraukiamo{0}}proceso įmonėse neplanuotų valymo ciklų pašalinimas gali labai pagerinti gamybos laiką.

Kodėl PTFE atsparus mastelių ir bioplėvelių susidarymui
PTFE atsparumui užsiteršimui turi įtakos daugybė fizinių paviršiaus savybių.

Hidrofobinis elgesys
Vandens pagrindo nuosėdos nepatenka tolygiai pasiskirstyti PTFE paviršiuje. Sumažėjęs drėgnumas riboja galimybę stabiliai susidaryti nuosėdoms.

Minimali paviršiaus energija
Norint, kad daugelis teršalų išliktų prisirišę, būtina stipri molekulinė trauka. Dėl masto arba organinių plėvelių PTFE užtikrina santykinai minimalų klijų kontaktą.

Lygus paviršiaus padengimas
PTFE vamzdeliai dažnai gaminami su ypač lygaus paviršiaus profiliu, pašalinant mažus įtrūkimus, kuriuose dažniausiai susidaro užteršimas.

Cheminis inertiškumas
PTFE gamina mažiau paviršiaus korozijos produktų, kurie paprastai galėtų pritvirtinti nuosėdas ant šilumokaičio sienelės, nes jis labai mažai reaguoja su aplinkiniais skysčiais.

Reikšmingi užteršimo prognozių apribojimai
Nors PTFE paprastai pasižymi mažesniu atsparumu užsiteršimui nei nerūdijančio plieno, reikėtų vengti universalių išvadų.

Tam tikro proceso skysčio praktinis užterštumo faktorius visada turi būti patikrintas atsižvelgiant į faktines darbo aplinkybes.

Keletas kintamųjų iš esmės įtakoja tikrąjį užsiteršimo elgesį:

Skysčių chemija

srauto greitis

Temperatūros profilis

Biologinis aktyvumas

Suspenduotų kietųjų dalelių koncentracija

Valymo procedūros

Kai kurios agresyvios suspensijos arba lipnūs polimerų tirpalai vis dėlto gali smarkiai suteršti PTFE, nepaisant jo nelipnių savybių.

Todėl lauko veikimo duomenys išlieka gyvybiškai svarbūs baigiant šilumokaičio dydžio skaičiavimus.

Kur PTFE užsiteršimo pranašumai yra vertingiausi
Sumažėjusių užsiteršimo veiksnių nauda tampa svarbesnė sistemose, kai valymas yra sudėtingas, brangus ar trikdantis.

Korozinis cheminis apdorojimas
PTFE šilumokaičiai jau buvo pasirinkti dėl jų atsparumo korozijai. Tam tikrose srityse sumažėjęs užsiteršimo elgesys dar labiau padidina gyvavimo ciklo efektyvumą.

Nuotekos ir biologinės sistemos
Bioplėvelės susidaro lėčiau ant hidrofobinių PTFE paviršių, todėl laikui bėgant našumas sumažėja iki minimumo.

Aukšto{0}}grynumo gamyba
Sumažėjęs nuosėdų susidarymas ir paprastesnis valymo patvirtinimas yra naudingi procesams, kuriems reikalingos stabilios švaros sąlygos.

Mažo{0}} srauto programos
Didesnės užsiteršimo tendencijos dažnai pastebimos sistemose, veikiančiose mažesniu skysčių greičiu. PTFE paviršiai gali iš dalies sumažinti šį trūkumą.

Veikimo ciklo našumo palyginimas
Nors iš pradžių nerūdijančio plieno šilumokaičio šilumos laidumas gali būti geras, kaupiantis nuosėdoms, veikimas gali palaipsniui pablogėti.

Kadangi fluoropolimerai perneša šilumą mažiau efektyviai nei metalai, PTFE šilumokaičiai paprastai prasideda nuo mažesnio neapdoroto šilumos laidumo. Tačiau mažesnis užsiteršimo lygis padeda išlaikyti eksploatacines savybes ilgesnį laiką.

Tam tikrose situacijose, net jei pagrindinės medžiagos laidumas yra mažesnis, ilgesnį laiką švarus šilumokaitis galiausiai sukuria pastovesnį realų -šilumą.

Šiuolaikinėje procesų inžinerijoje vykstančios nuolatinės diskusijos apie PTFE šilumokaičių ir nerūdijančio plieno užterštumo faktorių sukasi apie šį reiškinį.

Apibendrinant
Iš esmės mažas PTFE{0}}užteršimo paviršius suteikia išmatuojamą šiluminės konstrukcijos pranašumą, palyginti su nerūdijančiu plienu daugelyje šilumokaičių. Kadangi PTFE atsparus nuosėdų sukibimui, bioplėvelės augimui ir organinių nuosėdų nusėdimui, praktiniai užsiteršimo faktoriai gali būti daug kartų mažesni nei įprastiniai metaliniams šilumokaičiams.

Šis patobulintas atsparumas užsiteršimui gali palaikyti mažesnio dizaino šilumokaičius, ilgesnius valymo intervalus ir pastovesnį ilgalaikį{0}}šilumą. Nors tikrosios vertės visada turi būti tikrinamos atsižvelgiant į lauko eksploatavimo sąlygas, PTFE valomumas išlieka apčiuopiama technine nauda, ​​o ne tik priežiūros patogumu.

Terminio apdorojimo sistemose optimalus atsparumas užsiteršimui paprastai pasiekiamas ne efektyviau šalinant nuosėdas, o pirmiausia parenkant paviršių, kuris atsparus nešvarumams.