Kā fluorpolimēru{0}}oderētas tērauda caurules siltumvadītspēja atšķiras no cietā PTFE?

Cietās PTFE caurules ir ķīmiski izturīgas, bet mehāniski vājas. Bieza siena ir nepieciešama, lai varētu iegūt saprātīgu spiediena novērtējumu. Šis biezums nozīmē lielu termisko pretestību. Labs variants ir tērauda caurule, kuras iekšpusē ir neliels ķīmiski izturīga fluorpolimēra slānis. Šai kompozītmateriāla konstrukcijai ir metāla izturība un plastmasas izturība pret koroziju. No termiskā viedokļa plānā plastmasas oderējums ir ievērojami mazāks šķērslis nekā cietas PTFE caurules biezā siena, un oderētās caurules kopējā siltuma pārneses veiktspēja var būt pārsteidzoši labāka. Šajā rakstā mēs aplūkojam salīdzinājumu starp fluorpolimēru pārklātas tērauda caurules siltumvadītspēju un cieto PTFE reālos siltuma pārneses lietojumos.

Kas ir termiskā pretestība cauruļveida sistēmās
Vispārējā termiskās pretestības koncepcija
Kopējā pretestība siltuma caurlaidībai caur caurules sieniņu ir dažādu slāņu pretestību summa. Viena slāņa caurulei (ciets PTFE) pretestība ir saistīta ar sienas biezumu un apgriezti proporcionāla materiāla siltumvadītspējai. Kompozītmateriāla caurulei (tēraudam un starplikai) tiek pievienota tērauda apvalka un fluorpolimēra starplikas pretestība.

Materiālu siltumvadītspējas vērtības
Cietā PTFE siltumvadītspēja istabas temperatūrā ir aptuveni 0,25 W/(m·K), kas ir zema -salīdzināma ar siltumizolatoru.

Oglekļa tērauda siltumvadītspēja ir aptuveni 45-50 W/(mK), kas ir aptuveni 200 reizes lielāka nekā PTFE.

Arī fluorpolimēru starpliku (PTFE, PFA, FEP) siltumvadītspēja ir zema, aptuveni 0,20-0,25 W/(m·K).

Galvenā atšķirība nav plastmasas raksturīgā vadītspēja, bet gan biezums, kas nepieciešams katrā dizainā.

Biezas{0}}sienu masīvas PTFE caurules salīdzinājumā ar oderētu tērauda cauruli
Fluorpolimēra{0}}tērauda caurule, plāna plastmasa, vadošs metāls
Tērauda caurulei ar oderējumu tērauda apvalks ir lielisks vadītājs, un strukturālo spiedienu pilnībā nosaka tērauda apvalks. Fluorpolimēram, bieži vien PTFE vai PFA, ir jābūt tikai ķīmiski izturīgam, tāpēc tas tiek uzklāts kā plāns pārklājums, parasti 0,5 līdz 1,0 mm biezs. Tērauda sieniņu biezums ir iestatīts tā, lai tas saturētu spiedienu (parasti 2–5 mm), lai gan tērauda augstā vadītspēja nodrošina salīdzinoši nelielu siltuma pretestību.

Caurulei ar oderējumu ar 1,0 mm PTFE oderi un 3,0 mm tērauda sienu kopējā termiskā pretestība ir:

Oderes pretestība: 0.0010.25=0.004 m2K/W 0.250.001​=0.004 m2K/W

Tērauda pretestība: 0,00345≈0,00007 m2K/W450,003≈0,00007 m2K/W (nenozīmīga)

Kopējā pretestība: ~0,00407 m 2 K/W

Tā ir aptuveni trešā daļa no 3 mm cietās PTFE caurules (0,012 m²K/W) pretestības. Praksē fluorpolimēru pārklātas tērauda caurules siltumvadītspēja atšķirībā no cietās PTFE pierāda, ka oderētā caurule nodrošina daudz labāku kopējo siltuma pārnesi.

Tas ir gudrs kompozīts: plānas, termiski elastīgas plastmasas apvalks virs izturīga, vadoša tērauda skeleta. Izklātā caurule termiskajā sacensībā pārspēj biezo, cieto plastmasas cauruli.

Praktiskā ietekme uz siltummaiņu projektēšanu
Uzlabota U{0}}vērtība un kompaktāks aprīkojums
Izklātas caurules kopējā termiskā pretestība parasti ir par 50-70% zemāka nekā cietai PTFE caurulei ar vienādu spiedienu. Tāpēc siltummaiņiem, kas izgatavoti ar oderētām caurulēm, var būt lielāka kopējā U vērtība. tas ir iespējots:

Samazināts siltuma pārneses virsmas laukums līdzīgam uzdevumam

Kompaktākas siltummaiņu konstrukcijas

Īsāks šķidruma uzturēšanās laiks, kas var būt noderīgs temperatūras jutīgām procesa plūsmām

Tipiski lietojumi
Šo metodi plaši izmanto liela diametra cauruļvadiem (2 collas un lielākiem) un konteineriem, piemēram, reaktoriem ar oderējumu, uzglabāšanas tvertnēm un apvalka{1}}un-cauruļu siltummaiņiem tādos stipri kodīgos pakalpojumos kā sālsskābe, karsta sērskābe vai agresīvi hlorēti šķīdinātāji.

Kritiskie tehniskie apsvērumi
Mums ir vajadzīga ideāla, nederīga{0}}bezmaksas obligācija
Fluoropolimēra starplikai ir jābūt perfekti un pilnīgi bez tukšuma-savienojuma ar tērauda pamatni. Jebkura sprauga vai atslāņošanās nodrošina gaisa slāni, kura siltumvadītspēja ir tikai ~0,025 W/(m·K)-desmit reizes zemāka nekā PTFE. Gaisa sprauga ir ļoti slikts siltumizolators. Tas arī ļauj kodīgam procesa šķidrumam nokļūt zem oderes, izraisot zem-līnijas koroziju. Slēptā korozija var ātri caurdurt tērauda apvalku no iekšpuses bez jebkādiem ārējiem pierādījumiem.

Ieliktņa atdalīšanās vai caurumu risks
Galvenā atšķirība-izklātā caurulē salīdzinājumā ar cieto PTFE ir iespējama mehāniska oderējuma bojājuma iespēja. Ja oderējums atdalās (paceļas no tērauda) vai veidojas caurums, kodīgais šķidrums nonāk tiešā saskarē ar tēraudu. Pat caurums var izraisīt lokālu koroziju un iespējamu caurules bojājumu. Tāpēc caurulēm ar apšuvumu ir nepieciešama stingra kvalitātes kontrole ražošanā- — parasti, veicot dzirksteļu pārbaudi vai augstsprieguma brīvdienu noteikšanu, un periodiska ekspluatācijas pārbaude.

Ražošanas procesi
Fluorpolimēru oderēm tiek izmantotas daudzas metodes:

Brīvs odere (ne{0}}salīmēta) interferences pielāgošana

Līmēšana vai saķepināšana (PTFE) .

Iesmidzināšana vai rotolinēšana (PFA un FEP gadījumā)

Lai nodrošinātu maksimālu siltuma pārnesi, priekšroka dodama savienotām oderēm ar pilnu virsmas saskari.

Secinājums: divi materiāli apvienoti labākai termiskajai veiktspējai
Tērauda caurule, kas izklāta ar fluorpolimēru, ir gudrs termiskais kompromiss, izmantojot metāla strukturālo izturību, lai iegūtu daudz plānāku un līdz ar to termiski efektīvāku, korozijizturīgu -pārklājumu. Plastmasa ir slikts vadītājs, taču krasais vajadzīgā biezuma samazinājums – no vairākiem milimetriem cietā PTFE līdz mazāk nekā vienam milimetram oderētā caurulē – to vairāk nekā kompensē. Iegūtā konstrukcija ir kompozītmateriāla struktūra, kurai ir augstāki vispārējie siltuma pārneses raksturlielumi nekā biezu -sienu PTFE caurulei, vienlaikus saglabājot izcilu ķīmisko izturību.

Bieži vien optimālā siltuma pārneses iespēja ir divu atšķirīgu materiālu laulība. Tērauda caurulēm ar fluorpolimēru{1}}izklāta tērauda stiprības un vadītspējas kombinācija ar PTFE ķīmisko inerci rada komponentu, kas ir labāks par jebkuru materiālu atsevišķi. Potenciālo atsaistes vai caurumu risku-izlīdzināšana-tiek novērsta, izmantojot stingru ražošanas kvalitāti un regulāras pārbaudes. Ar šiem aizsargierīcēm oderētā caurule piedāvā elegantu, termiski efektīvu risinājumu kodīgām sildīšanas vai dzesēšanas darbībām.