Kaip polipropileno (PP) šilumokaičio šiluminis laidumas lyginamas su PTFE, kai naudojamas žemos temperatūros rūgštis?

PTFE yra cheminio atsparumo karalius, todėl numatytasis pasirinkimas šaltos, praskiestos druskos rūgšties srautui aušinti gali būti PTFE šilumokaitis. Tačiau PTFE kainuoja daug. Polipropilenas (PP) yra dar vienas, prekinis plastikas, kuris kainuoja daliai tiek pat už šią konkrečią žemos-temperatūros, ne-oksiduojančią paslaugą. Jis yra tame pačiame lėtai žemame šilumos laidumo diapazone, todėl tai nėra šilumos padidinimas. PP pasirinkimas yra tiesiog ekonomiškas, dėl ženkliai mažesnės pradinės kainos paaukojamas platus temperatūros diapazonas ir universali cheminė apsauga.

Šilumos laidumas: beveik tobulas atitikimas
Polipropileno (PP) šilumos laidumas kambario temperatūroje yra apie 0,2 W/m·K. PTFE (politetrafluoretileno) šilumos laidumas yra šiek tiek didesnis – apie 0,25 W/m·K. Praktiškai šis 20 procentų skirtumas daro mažai įtakos daugeliui šilumokaičio dydžio skaičiavimų. Abu yra šilumos izoliatoriai, palyginti su metalais (pvz., nerūdijantis plienas ~15 W/m·K). Todėl PP šilumokaičiui reikės maždaug tokio pat šilumos perdavimo paviršiaus ploto, kaip ir PTFE įrenginiui, kad būtų galima naudoti tą patį skysčio greitį ir temperatūrą. Nėra jokios priežasties rinktis PP, o ne PTFE, arba atvirkščiai, remiantis neapdorotais šiluminiais rodikliais.

Galutinė PP ir PTFE šilumokaičio šilumos laidumo žemos temperatūros rūgšties tyrimo išvada yra aiški: pasirinkimas nelemia šilumos laidumo. Abi medžiagos patenka į tą pačią žemo laidumo klasę ir bet kokie konstrukcijos pakeitimai nėra reikšmingi.

Kodėl PP? Ekonominė byla
Pagrindinis polipropileno pranašumas yra jo pigumas. PP yra prekinis termoplastas, gaminamas dideliais kiekiais. Žaliavų sąnaudos paprastai yra 5-10 kartų mažesnės nei PTFE. Taip pat yra pigesnių gamybos būdų, tokių kaip suvirinimas karštomis dujomis, ekstruzija ir liejimas įpurškimas, palyginti su specializuotu PTFE sukepimu ir suspaudimu. Korpuso-ir-vamzdžio ar ritės-tipo PP šilumokaitis gaminamas už ketvirtadalį tokio pat dydžio PTFE įrenginio kainos. Ši sąnaudų sutaupymas gali būti didelis neagresyvios rūgšties aptarnavimui žemoje temperatūroje.

Atsparumas temperatūrai ir cheminėms medžiagoms: PP ribos
PP yra ekonomiškai patrauklus, tačiau turi siaurą darbo langą. Polipropilenas gali būti nuolat naudojamas tik esant maždaug 80 laipsnių (176 laipsnių F) temperatūrai. Esant aukštesnei temperatūrai, PP tampa minkštas, praranda mechaninį stiprumą ir pradeda šliaužti veikiamas slėgio. Ir atvirkščiai, PTFE gali veikti nuolat 200 laipsnių (392 laipsnių F) ir su pertraukomis iki 260 laipsnių. Šis apribojimas yra priimtinas esant žemai temperatūrai (ty žemesnėje nei 60 laipsnių temperatūroje); nepaisant to, bet koks proceso sutrikimas arba valymas garais gali viršyti PP ribą.

Cheminiu požiūriu PP yra atsparus daugeliui atskiestų rūgščių, bazių ir vandeninių druskų tirpalų. Jį veikia stiprios oksiduojančios rūgštys, tokios kaip koncentruota azoto rūgštis, sieros rūgštis, didesnė nei 70 %, ir chromo rūgštis. Jis taip pat plečiasi arba tirpsta daugelyje organinių tirpiklių, pvz., aromatiniuose angliavandeniliuose, chlorintuose tirpikliuose ir ketonuose. Tačiau PTFE aukštoje temperatūroje yra atsparus beveik visoms medžiagoms, išskyrus išlydytus šarminius metalus ir elementinį fluorą. Taigi PP yra vėsių, švarių, ne-oksiduojančių rūgščių (pvz., praskiestos HCl, praskiestos H 2 SO 4, acto rūgšties) specialistas. PTFE yra visuotinis imunitetas, aukšta temperatūra ir saugus visiems.

Kiti techniniai klausimai
Trapumas ir UV jautrumas
Polipropilenas nėra atsparus ultravioletiniams (UV) spinduliams. Jei šilumokaitis yra lauke arba labai apšviestoje vietoje, UV spinduliai sukelia fotooksidaciją, dėl kurios paviršius gali įtrūkti ir prarasti smūgio stiprumą. PP šilumokaičiai turi būti apsaugoti arba užpurkšti UV-atspariomis dangomis, skirtomis naudoti lauke. PTFE yra natūraliai atsparus UV spinduliams ir nepablogės saulėje.

Atsparumas ugniai
PP yra degi medžiaga, kurios ribinis deguonies indeksas (LOI) yra apie 18%. Užsidegęs jis lengvai dega nuo gausių dūmų ir išlydyto polimero. Priešgaisrinės saugos klausimai apima purkštuvus, priešgaisrines užtvaras ir elektros zonos klasifikaciją. PTFE yra nedegus, jo LOI yra 95%, jis nepalaiko degimo ir savaime{5}}užges pašalinus liepsnos šaltinį. Dėl to PTFE yra saugesnis pasirinkimas gaisro rizikos zonose.

Mechaninis stiprumas žemoje temperatūroje
Esant žemai temperatūrai (pvz., žemiau 10 laipsnių), PP tampa trapesnis, jautresnis smūgiams dėl vandens plaktuko ar ledo susidarymo. PTFE yra tvirtas ir lankstus kriogeninei temperatūrai (-200 laipsnių). Šaltų rūgščių paslaugoms, tokioms kaip atšaldytas vanduo arba šaldyti sūrymai, PP šilumokaičiai turi būti kruopščiai apsaugoti nuo mechaninio smūgio.

Atrankos gairės Tinkamos medžiagos pasirinkimas paslaugai
PP arba PTFE šilumokaičio pasirinkimas žemos temperatūros rūgščiai nėra terminis, o tik ekonominio ir cheminio suderinamumo pasirinkimas. Kada naudoti PP:

Rūgštis yra praskiesta, ne{0}}oksiduojanti ir švari (HCl < 20%, H2SO4 < 50%, acto rūgštis).

Darbinė temperatūra žemesnė nei 60 laipsnių (su saugos riba žemiau 80 laipsnių).

Jame nėra organinių tirpiklių ar stiprių oksidantų.

Šilumokaitis yra patalpoje arba UV apsaugotoje zonoje.

Gaisro rizika yra maža arba gerai kontroliuojama.

Žemiausias. Varomasis veiksnys yra pradinės kapitalo sąnaudos.

Naudokite PTFE:

Rūgštis yra karšta (virš 80 laipsnių), koncentruota arba oksiduojanti (pvz., azoto, chromo arba karštos sieros).

Agresyvūs organiniai tirpikliai skystyje.

Proceso sutrikimai gali trumpam viršyti PP temperatūros ribą.

Priešgaisrinė sauga arba UV spinduliai kelia nerimą.

Padidėjusios pradinės išlaidos pateisinamos ilgu tarnavimo laiku ir maža priežiūra.

Pigus, ne{0}}nesąmoningas darbinis arkliukas šaltai, švelniai rūgščiai yra polipropilenas. Aukščiausios klasės{2}}nenugalimas karys už karštesnę, laukinę ir labiau nenuspėjamą chemiją yra PTFE. Nei vienas, nei kitas ne visada yra geresnis, teisingas sprendimas visiškai priklauso nuo proceso voko.

Išvada: šilumos laidumas nėra lemiamas veiksnys
Naudojant žemoje{0}}temperatūroje rūgštį, PP ir PTFE šilumos laidumas yra toks artimas, kad šilumokaičio dydis ir našumas yra praktiškai palyginami. Taigi tai priklauso nuo cheminio suderinamumo, temperatūros apribojimų, saugumo ir kainos. PP leidžia žymiai sutaupyti sąnaudas ir patikimai aptarnauja tiksliai apibrėžtą švelnios vėsios rūgšties paslaugą. Joks kitas plastikas negali prilygti PTFE atsparumui jokiai sunkiai, karštai ar agresyviai cheminei medžiagai, todėl jis kainuoja daugiau. Geriausia medžiaga darbui yra pati ekonomiškiausia, nuo kurios gali priklausyti-, o esant žemai -temperatūrai, ne-oksiduojančioms rūgštims, ta medžiaga gali būti polipropilenas.