Karštas, korozinis proceso srautas yra 150 laipsnių. Klasikinis šilumokaičiams skirtas fluoropolimeras PTFE yra visiškai netinkamas tokiai temperatūrai; suminkštėtų ir nepavyktų. PFA, jo artimas cheminis giminaitis, yra visiškai patogus. Abi medžiagos yra puikūs izoliatoriai, o jų neapdorotas, būdingas šilumos laidumo gebėjimas yra beveik identiškas. PFA šilumokaičio šiluminė pergalė 150 laipsnių kampu yra ne dėl to, kad jis yra geresnis laidininkas, o tiesiog todėl, kad jis vis dar yra tvirtas, tvirtas vamzdis esant tokiai temperatūrai, leidžiantis atlikti šilumos mainus, kurių PTFE net negali atlikti. Suprasdamas,PFA vs PTFE šilumos perdavimo koeficientas 150 laipsniųpalyginimui reikia žiūrėti ne tik į šilumos laidumo skaičių ir sutelkti dėmesį į maksimalią eksploatavimo temperatūrą.

Šilumos laidumas: beveik identiškas izoliatorius

Tiek PTFE (politetrafluoretileno), tiek PFA (perfluoralkoksialkano) šilumos laidumas yra 0,20–0,25 W/m·K esant įprastoms proceso temperatūroms. Šios vertės inžineriniais tikslais beveik nesiskiria. Esant tokiam pačiam sienelės storiui (pvz., 1 mm mažo skersmens vamzdžiui arba 2 mm didesniam korpuso ir vamzdelio šilumokaičiui), vamzdžio, pagaminto iš bet kurios medžiagos, laidžioji šiluminė varža bus iš esmės tokia pati. Todėl bendras PFA šilumokaičio šilumos perdavimo koeficientas (U vertė) yra panašus į lygiavertės konstrukcijos PTFE šilumokaičio koeficientą, -darant prielaidą, kad abu yra naudojami atitinkamose temperatūros ribose.

Pagrindinis, didžiulis PFA pranašumas yra aukštesnė 260 laipsnių nenutrūkstamo eksploatavimo temperatūra, palyginti su praktine PTFE riba panardinamojo šildytuvo arba šilumokaičio eksploatavimui, kuri yra maždaug 110–120 laipsnių vandeninėje aplinkoje (ir šiek tiek aukštesnė kai kuriomis sausomis ar neoksiduojančiomis sąlygomis). Tai leidžia PFA šilumokaičiui apdoroti skysčius 150 laipsnių kampu, naudojant daug didesnį logaritminį vidutinės temperatūros skirtumą (LMTD) tai pačiai funkcijai, todėl šilumokaitis yra mažesnis ir ekonomiškesnis. Pergalę lemia ne laidumo skaičius, o medžiagos gebėjimas pasirodyti kovai.

PFA laimi šiluminę kovą ne būdamas greitesnis bėgikas, o išvis leisdamas į trasą. 150 laipsnių kampu PTFE nėra konkurentas-jis jau paliko lauką.

Kodėl PTFE negalima naudoti 150 laipsnių kampu mainų tarnyboje?

Mechaninis minkštinimas ir šliaužimas

Nepertraukiamo panardinimo metu PTFE pradeda minkštėti ir praranda mechaninį stiprumą virš maždaug 110–120 laipsnių. Nors teorinė PTFE lydymosi temperatūra yra 327 laipsniai, kristalinė fazė virsta maždaug 19 laipsnių, o kita - maždaug 30 laipsnių, o virš 100 laipsnių amorfinės sritys tampa vis judresnės. Šilumokaityje, kur vamzdžiai yra veikiami vidinio slėgio, išorinio slėgio ir šiluminio plėtimosi įtempių, PTFE vamzdžiai 150 laipsnių kampu šliaužia, deformuojasi ir galiausiai subyrės arba plyš. Medžiaga taip pat pasižymi dideliu šiluminio plėtimosi koeficientu (apie 10 kartų didesnį nei plieno), todėl esant aukštai temperatūrai vamzdis per daug nuslūgsta ir mechaninis nuovargis.

Praktinė patirtis

Lauko patirtis ir gamintojo rekomendacijos nustato, kad PTFE šilumokaičio vamzdžių saugaus nepertraukiamo veikimo riba yra 110 laipsnių daugeliui korozinių vandeninių paslaugų. Trumpoms kelionėms iki 120 laipsnių kai kurie dizainai gali būti priimtini, tačiau 150 laipsnių yra tvirtai už saugaus voko ribų. Priešingai, PFA išlaiko savo mechaninį vientisumą ir cheminį atsparumą iki 260 laipsnių, be fazių perėjimų, kurie sukelia matmenų nestabilumą.

Bendras šilumos perdavimo koeficientas (U vertė) esant 150 laipsnių

Panaši U vertė lygiaverčiu dizainu

Pagal hipotetinį scenarijų, kai PTFE galėtų išgyventi 150 laipsnių kampu, PFA šilumokaičio ir identiškos geometrijos PTFE šilumokaičio U vertė (vamzdžio skersmuo, sienelės storis, vamzdžių išdėstymas ir skysčio greitis) būtų beveik vienodi. Vamzdžio sienelės laidumo varža yra tik vienas iš bendros šiluminės varžos komponentų. Kiti komponentai -vamzdžio pusės konvekcija, korpuso pusės konvekcija ir atsparumas užsiteršimui- yra identiški toms pačioms skysčio savybėms ir greičiams. Kadangi PTFE ir PFA šilumos laidumas yra beveik identiškas, U vertė skiriasi mažiau nei 5%.

Praktinis privalumas: Didesnis LMTD

Kadangi PTFE negali veikti 150 laipsnių temperatūroje, praktiškai negalima palyginti dviejų medžiagų toje pačioje temperatūroje. Vietoj to, PFA šilumokaitį galima naudoti 150 laipsnių srovei aušinti, pavyzdžiui, 30 laipsnių aušinimo vandeniu, taip sukuriant maždaug 80–100 laipsnių LMTD. PTFE šilumokaičio, apriboto iki 110 laipsnių karštosios pusės įleidimo temperatūros, LMTD tam pačiam aušinimo vandeniui būtų tik 40–50 laipsnių. Norint perduoti tą patį šilumos kiekį, PTFE šilumokaičiui reikėtų maždaug dvigubai didesnio paviršiaus ploto,{11}}jei jis apskritai galėtų veikti. Tiesą sakant, PTFE parinktis tiesiog neprieinama esant tokiai aukštai temperatūrai.

Praktinės atrankos gairės

Išvada: išgyvenimas kaip lemiamas veiksnys

PFA ir PTFE šilumokaičio palyginimas aukštoje temperatūroje yra paprastas išlikimo, o ne neapdorotų šiluminių savybių klausimas. 150 laipsnių temperatūroje PTFE suminkštėja, šliaužia ir sugenda, o PFA išlieka stiprus, stabilus ir chemiškai inertiškas. Bendri dviejų medžiagų šilumos perdavimo koeficientai yra beveik identiški esant tokiam pačiam sienelės storiui, tačiau tai nesvarbu, nes PTFE tokioje temperatūroje naudoti negalima. PFA yra šilumos čempionas vien todėl, kad gali atlaikyti šilumą. Geriausia medžiaga yra ta, kuri vis dar stovi proceso temperatūroje, o 150 laipsnių koroziniam srautui PFA yra ta medžiaga.