Kā PTFE apmaiņas piesārņojuma koeficients ir salīdzināms ar nerūsējošā tērauda bloku?

Nosakot siltummaiņa izmērus, inženieris pievieno "piesārņojuma faktoru", lai ņemtu vērā izolējošo putekļu slāni, nogulsnes vai bioloģisko izaugumu, kas laika gaitā neapšaubāmi veidosies uz siltuma pārneses virsmas. Šī papildu pielaide garantē, ka siltummainis joprojām var nodrošināt nepieciešamo termisko veiktspēju, ja tas ir darbojies mazāk-nekā-tīros apstākļos mēnešus vai gadus.

PTFE caurules ar to gludo, hidrofobisko virsmu bieži saņem ievērojami mazāku sodu par piesārņojumu nekā nerūsējošā tērauda caurulēm, kas darbojas tajā pašā pakalpojumā. Atšķirības ir pietiekami lielas, lai ietekmētu siltummaiņa izmēru, tīrīšanas biežumu, darbības efektivitāti un kalpošanas laika izmaksas.

Salīdzinājums starp piesārņojuma koeficienta PTFE siltummaini un nerūsējošo tēraudu tādējādi pārsniedz apkopes ērtību un sasniedz galvenās siltuma dizaina filozofijas jomu.

Ko piesārņojuma faktors patiesībā atspoguļo
Praktiski runājot, piesārņojuma faktors ir papildu termiskā pretestība, kas ir iekļauta siltummaiņa aprēķinos, lai ņemtu vērā turpmāko piesārņojumu uz siltuma-pārvades virsmas.

Siltuma pārnese kļūst mazāk efektīva, jo nogulsnes uzkrājas cauruļu iekšpusē vai ārpusē, jo piesārņojuma slānis kalpo kā izolācija. Tāpēc projektēšanas laikā siltummainis ir nedaudz jāpalielina, lai nodrošinātu pieņemamu veiktspēju pat pēc piesārņojuma uzkrāšanās.

Tipiski piesārņojuma veidi ir:

Minerālu skala

Bioloģiskā augšana

Organiskās filmas

Dūņu nogulsnes

Sāls kristalizācija

Atlikušais polimērs

Katrs siltummainis laika gaitā iegūst zināmu piesārņojumu, bet ātrums un smagums lielā mērā ir atkarīgs no caurules materiāla un virsmas īpašībām.

Kāpēc PTFE netīrās mazāk nekā nerūsējošais tērauds?
PTFE galvenā priekšrocība ir tā īpaši zemā virsmas enerģija.

Tā kā fluorpolimēra virsma pēc būtības ir hidrofoba un nelipīga, daudziem piesārņotājiem ir grūti droši pielipt. Salīdzinot ar metāla virsmām, PTFE ir tendence vieglāk atbrīvot katlakmens nogulsnes, bioloģiskos pārklājumus un organiskos atlikumus.

Nerūsējošais tērauds, lai gan tas ir gluds pēc rūpnieciskajiem standartiem, tomēr uzrāda ievērojami palielinātu virsmas enerģiju, kas veicina piestiprināšanu:

Kalcija skala

Oksīda nogulsnes

Bioplēves slāņi

Organiskie pārklājumi

Olbaltumvielu pārpalikumi

PTFE uzvedas savādāk, jo virsma aktīvi pretojas mitrināšanai un pielipšanai.

Faktiski daudziem procesa šķidrumiem vienkārši ir grūti "saķert" PTFE virsmu, lai izveidotu noturīgus nogulsnes.

Tipiski piesārņojuma faktoru salīdzinājumi
Standarta piesārņojuma faktorus, kas bieži tiek izmantoti siltummaiņa projektēšanā, ir publicējusi Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA). Tomēr šīs norādītās vērtības vēsturiski ir vērstas uz metāla cauruļu materiāliem, piemēram, nerūsējošā tērauda un vara sakausējumiem.

Nerūsējošā tērauda siltummaiņiem, kas darbojas ar dzesēšanas ūdeni vai organiskiem šķidrumiem, parastie piesārņojuma faktori var būt šādā diapazonā:

0,0002 līdz 0,0004 kvadrātmetri Kelvina uz vatu

PTFE apmainītāji, kas darbojas līdzīgās funkcijās, var attaisnot daudz zemākas praktiskās vērtības, bieži vien šādā diapazonā:

0,00005 līdz 0,0001 kvadrātmetri Kelvina uz vatu

Tas atbilstos apstākļos atbilst apmēram 2 līdz 5 reizēm zemākam nerūsējošā tērauda pretestībai.

Šis mazākais skaitlis tieši atbilst mazākam, lētākam siltummaiņam vai ilgākam darbības laikam starp tīrīšanām.

Samazinātas pretestības pret piesārņojumu ietekme uz siltummaiņa dizainu
Mazāks piesārņojuma faktors ietekmē daudzus siltummaiņa izmēra un ilgtermiņa darbības- aspektus.

Samazināts virsmas laukums siltuma pārnesei
Siltummaiņam nav nepieciešams tik daudz papildu virsmas, lai kompensētu iespējamos veiktspējas zudumus, jo ir paredzams, ka laika gaitā izveidosies mazāka termiskā pretestība.

Tas varētu iespējot:

īsāki cauruļu saišķi

Mazāk cauruļu

Kompaktākas siltummaiņa pēdas

Samazināti korpusa izmēri

Uzlabota ilgtermiņa{0}}termiskā efektivitāte
Krājoties nogulsnēm, daudzi siltummaiņi pakāpeniski zaudē spēju pārvadīt siltumu.

PTFE virsmām ir tendence palikt tuvāk savam sākotnējam neskartajam stāvoklim ilgāku laiku, palīdzot nodrošināt stabilāku termisko veiktspēju darbības laikā.

Ilgāki tīrīšanas intervāli
Samazināta nosēdumu saķere bieži pagarina periodu starp apkopes izslēgšanas gadījumiem.

Tas kļūst īpaši noderīgi:

Ķīmiskā apstrāde

Notekūdeņu sistēmas

Pārtikas ražošana

Pusvadītāju ražošana

Farmaceitiskie pielietojumi

Nepārtrauktu{0}}procesu uzņēmumos neplānotu tīrīšanas ciklu likvidēšana var ievērojami uzlabot ražošanas darbības laiku.

Kāpēc PTFE iztur zvīņainu un bioplēves veidošanos
PTFE piesārņojuma pretestību ietekmē vairākas fiziskās virsmas īpašības.

Hidrofobiska uzvedība
Ūdens-nogulsnes nespēj vienmērīgi sadalīties pa PTFE virsmu. Samazināts mitrums ierobežo iespēju nodrošināt stabilu nogulumu kodolu veidošanos.

Minimāla virsmas enerģija
Lai daudzi piesārņotāji paliktu saistīti, ir nepieciešama spēcīga molekulārā pievilcība. Mēroga vai organiskām plēvēm PTFE piedāvā salīdzinoši minimālu līmes kontaktu.

Gludas virsmas pārklājums
PTFE caurules bieži tiek izgatavotas ar īpaši gludu virsmas profilu, novēršot mazās plaisas, kurās parasti veidojas piesārņojums.

Ķīmiskā inerce
PTFE rada mazāk virsmas korozijas produktu, kas parasti varētu noenkurot nogulsnes uz siltummaiņa sienas, jo tas ļoti maz reaģē ar apkārtējiem šķidrumiem.

Būtiski ierobežojumi piesārņojuma prognozēm
Lai gan PTFE parasti uzrāda zemāku izturību pret piesārņojumu nekā nerūsējošajam tēraudam, ir jāizvairās no vispārējiem secinājumiem.

Konkrētā procesa šķidruma praktiskais piesārņojuma faktors vienmēr ir jāpārbauda attiecībā pret faktiskajiem darbības apstākļiem.

Vairāki mainīgie būtiski ietekmē reālo piesārņojuma uzvedību:

Šķidrumu ķīmija

plūsmas ātrums

Temperatūras profils

Bioloģiskā aktivitāte

Suspendēto cietvielu koncentrācija

Tīrīšanas procedūras

Dažas agresīvas suspensijas vai lipīgi polimēru šķīdumi tomēr var ievērojami piesārņot PTFE, neraugoties uz tā ne{0}}lipšanas īpašībām.

Tāpēc lauka veiktspējas dati joprojām ir ļoti svarīgi, pabeidzot siltummaiņa izmēra aprēķinus.

Kur PTFE piesārņojuma priekšrocības ir visvērtīgākās
Samazinātu piesārņojuma faktoru priekšrocības kļūst svarīgākas sistēmās, kad tīrīšana ir sarežģīta, dārga vai traucējoša.

Kodīga ķīmiskā apstrāde
PTFE siltummaiņi jau ir izvēlēti pēc to spējas izturēt koroziju. Dažos lietojumos samazināta piesārņojuma uzvedība vēl vairāk uzlabo dzīves cikla efektivitāti.

Notekūdeņi un bioloģiskās sistēmas
Bioplēves veidošanās uz hidrofobām PTFE virsmām notiek lēnāk, līdz minimumam samazinot veiktspējas samazināšanos laika gaitā.

Augstas-tīrības pakāpes ražošana
Samazināta nosēdumu veidošanās un vienkāršāka tīrīšanas apstiprināšana ir izdevīga procesiem, kuriem nepieciešami stabili tīrības apstākļi.

Zemas-plūsmas lietojumprogrammas
Sistēmās, kas darbojas ar mazāku šķidruma ātrumu, bieži tiek novērota lielāka piesārņojuma tendence. PTFE virsmas var daļēji mazināt šo trūkumu.

Dzīves cikla veiktspējas salīdzinājums
Lai gan nerūsējošā tērauda siltummainim sākotnēji var būt laba siltumvadītspēja, jo veidojas nogulsnes, darbība var pakāpeniski pasliktināties.

Tā kā fluorpolimēri transportē siltumu mazāk efektīvi nekā metāli, PTFE siltummainis parasti sākas ar zemāku neapstrādātu siltumvadītspēju. Tomēr mazāks piesārņojuma līmenis palīdz uzturēt darbības veiktspēju ilgāku laiku.

Dažās situācijās, pat ja pamatmateriāla vadītspēja ir zemāka, siltummainis, kas paliek tīrs ilgāku laiku, galu galā rada vienmērīgāku reālo -termisko efektivitāti.

Nepārtrauktās diskusijas mūsdienu procesu inženierijā par PTFE siltummaiņu un nerūsējošā tērauda piesārņojuma faktoru griežas ap šo parādību.

Nobeigumā
Īpaši zemā{0}}PTFE piesārņojuma virsma nodrošina izmērāmu termiskā dizaina priekšrocību salīdzinājumā ar nerūsējošo tēraudu daudzos siltummaiņu lietojumos. Tā kā PTFE ir izturīgs pret katlakmens saķeri, bioplēves augšanu un organisko nogulšņu nogulsnēšanos, praktiskie piesārņojuma faktori var būt daudzkārt zemāki nekā tie, ko parasti izmanto metālu apmainītājiem.

Šī uzlabotā noturība pret piesārņojumu var atbalstīt mazāku siltummaiņu konstrukciju, garākus tīrīšanas intervālus un konsekventāku ilgtermiņa -termisko veiktspēju. Lai gan patiesās vērtības vienmēr ir jāsalīdzina ar lauka ekspluatācijas apstākļiem, PTFE tīrāmība joprojām ir taustāms tehnisks ieguvums, nevis tikai apkopes ērtības.

Termiskās apstrādes sistēmās optimālo pretestību netīrumiem parasti panāk, nevis efektīvāk noņemot nosēdumus, bet gan izvēloties virsmu, kas ir izturīga pret netīrumu.