Aukstas, atšķaidītas sālsskābes plūsmas dzesēšanai noklusējuma materiāls varētu būt PTFE siltummainis, ķīmiskās izturības karalis. Bet PTFE ir dārgs. Alternatīva šim īpašajam, zemas temperatūras, neoksidējošam pakalpojumam ir polipropilēns (PP), plaša patēriņa plastmasa, kas maksā daļu no cenas. Tā siltumvadītspēja ir tajā pašā, lēni zemā diapazonā, tāpēc tas nav siltuma uzlabojums. Lēmums izmantot PP ir tikai ekonomisks, atlaižot PTFE plašo temperatūras diapazonu un universālo ķīmisko imunitāti par daudz zemākām sākotnējām izmaksām.

Siltumvadītspēja: cieša atbilstība

Polipropilēna (PP) siltumvadītspēja istabas temperatūrā ir aptuveni 0,2 W/m·K. PTFE (politetrafluoretilēnam) ir nedaudz augstāka siltumvadītspēja – aptuveni 0,25 W/m·K. Praktiski šī 20% atšķirība ir niecīga lielākajai daļai siltummaiņa izmēru aprēķinu. Abi materiāli ir siltumizolatori salīdzinājumā ar metāliem (piemēram, nerūsējošais tērauds ar ~15 W/m·K). Tāpēc PP siltummainim būs nepieciešams aptuveni tāds pats siltuma pārneses virsmas laukums kā PTFE ierīcei tādam pašam darbam, šķidruma ātrumam un temperatūrai. Neapstrādāta termiskā veiktspēja nav iemesls, kāpēc izvēlēties PP, nevis PTFE, vai otrādi.

Veicot aPP vs PTFE siltummaiņa siltumvadītspēja zemas temperatūras skābesalīdzinot, secinājums ir skaidrs: siltumvadītspēja neveicina izvēli. Abi materiāli ir vienā zemas vadītspējas klasē, un jebkuras konstrukcijas atšķirības ir nelielas.

Kāpēc izvēlēties PP? Ekonomiskais arguments

Galvenā polipropilēna priekšrocība ir tā zemās izmaksas. PP ir plaša patēriņa termoplastiska plastmasa, ko ražo milzīgos apjomos, un izejvielu cenas parasti ir 5–10 reizes zemākas nekā PTFE. Ražošanas metodes-piemēram, karstās gāzes metināšana, ekstrūzija un iesmidzināšana{5}}ir arī lētākas nekā specializētā saķepināšana un presēšana, kas nepieciešama PTFE. Korpusa un caurules vai spoles tipa PP siltummaini var izgatavot par daļu no līdzvērtīgas PTFE vienības cenas. Zemas temperatūras, neagresīvas skābes apkalpošanai šis izmaksu ietaupījums var būt ievērojams.

PP ierobežojumi: temperatūra un ķīmiskā izturība

Lai gan PP ir ekonomiski pievilcīgs, tā darbības logs ir šaurs. Maksimālā nepārtrauktas darbības temperatūra polipropilēnam ir tikai aptuveni 80 grādi (176 grādi F). Virs šīs temperatūras PP mīkstina, zaudē mehānisko izturību un zem spiediena sāk ložņāt. Turpretim PTFE var darboties nepārtraukti 200 grādos (392 °F) un periodiski līdz 260 grādos. Zemas temperatūras skābju apstrādē (piemēram, zem 60 grādiem) šis ierobežojums ir pieņemams, taču jebkura procesa izjaukšana vai tīrīšana ar tvaiku var pārsniegt PP robežvērtību.

Ķīmiski PP ir izturīgs pret daudzām atšķaidītām skābēm, bāzēm un sāļu ūdens šķīdumiem. Tomēr to uzbrūk spēcīgas oksidējošas skābes, piemēram, koncentrēta slāpekļskābe, sērskābe, kas pārsniedz 70%, un hromskābe. Tas arī uzbriest vai izšķīst daudzos organiskos šķīdinātājos (piemēram, aromātiskajos ogļūdeņražos, hlorētos šķīdinātājos un ketonos). No otras puses, PTFE ir imūna pret praktiski visām ķīmiskajām vielām, izņemot kausētus sārmu metālus un elementāru fluoru augstā temperatūrā. Tāpēc PP ir specializēts vēsu, tīru, neoksidējošu skābju (piemēram, atšķaidītu HCl, atšķaidītu H2SO₄, etiķskābi) speciālists. PTFE ir universāli imūns, augstas temperatūras un drošs vispārējs.

Papildu tehniskie apsvērumi

UV jutība un trauslums

Polipropilēnam ir slikta izturība pret ultravioleto (UV) starojumu. Ja siltummainis ir uzstādīts ārā vai spilgti apgaismotā vietā, UV iedarbība izraisa fotooksidāciju, izraisot virsmas plaisāšanu un triecienizturības zudumu. PP apmainītājiem āra darbiem jābūt ekranētiem vai krāsotiem ar UV izturīgiem pārklājumiem. PTFE pēc savas būtības ir UV stabils un nesadalās saules gaismā.

Uzliesmojamība

PP ir uzliesmojošs materiāls, kura ierobežojošais skābekļa indekss (LOI) ir aptuveni 18%. Tas viegli sadedzina pēc aizdegšanās, radot blīvus dūmus un pilošus izkausētus polimērus. Jāņem vērā ugunsdrošības apsvērumi,-piemēram, smidzinātāji, ugunsdrošības barjeras un elektriskās zonas klasifikācija-. PTFE LOI ir 95%, un tas ir klasificēts kā neuzliesmojošs; tas neatbalsta degšanu un pats nodziest, kad liesmas avots tiek noņemts. Tas padara PTFE par drošāku izvēli vidē ar ugunsgrēka risku.

Mehāniskā izturība zemā temperatūrā

Zemā temperatūrā (piemēram, zem 10 grādiem) PP kļūst arvien trauslāks un jutīgāks pret triecieniem, ko rada ūdens āmurs vai ledus veidošanās. PTFE paliek izturīgs un elastīgs līdz kriogēnai temperatūrai (-200 grādi). Aukstās skābes apkalpošanai (piemēram, atdzesētam ūdenim vai atdzesētiem sālījumiem) PP siltummaiņiem nepieciešama rūpīga aizsardzība pret mehāniskiem triecieniem.

Atlases norādījumi: saskaņojiet materiālu ar pakalpojumu

Izvēle starp PP un PTFE apmainītāju zemas temperatūras skābei nav termisks, bet gan tīri ekonomisks un ķīmisks saderības lēmums. Izmantojiet PP, ja:

Skābe ir atšķaidīta, neoksidējoša un tīra (piemēram, HCl < 20%, H2SO₄ < 50%, etiķskābe).

Darba temperatūra ir zemāka par 60 grādiem (ar drošības rezervi zem 80 grādiem).

Nav organisku šķīdinātāju vai spēcīgu oksidētāju.

Siltummainis ir uzstādīts telpās vai aizsargāts no UV.

Ugunsgrēka risks ir zems vai pietiekami samazināts.

Vadošais faktors ir zemākās sākotnējā kapitāla izmaksas.

Izmantojiet PTFE šādos gadījumos:

Skābe ir karsta (virs 80 grādiem), koncentrēta vai oksidējoša (piemēram, slāpekļa, hroma vai karsta sērskābe).

Šķidrums satur agresīvus organiskos šķīdinātājus.

Procesa traucējumi var īslaicīgi pārsniegt PP temperatūras ierobežojumu.

Ugunsdrošība vai UV iedarbība rada bažas.

Nepieciešams ilgs kalpošanas laiks ar minimālu apkopi, neskatoties uz augstākām sākotnējām izmaksām.

Polipropilēns ir lēts, vienkāršs darba zirgs vēsai, maigai skābei; PTFE ir izcils, neuzvarams karotājs karstākai, mežonīgākai un neparedzamākai ķīmijai. Neviens no tiem nav universāli pārāks,{1}}pareizā izvēle ir pilnībā atkarīga no procesa aploksnes.

Secinājums: siltumvadītspēja nav noteicošais faktors

Zemas temperatūras skābes ekspluatācijā PP un PTFE siltumvadītspēja ir tik līdzīga, ka siltummaiņa izmērs un veiktspēja ir gandrīz identiski. Tāpēc lēmums balstās uz ķīmisko saderību, temperatūras ierobežojumiem, drošību un izmaksām. Rūpīgi noteiktai, maigai, vēsai skābes plūsmai PP piedāvā ievērojamus izmaksu ietaupījumus un uzticamu pakalpojumu. Jebkurai sarežģītai, karstai vai agresīvai ķīmijai PTFE nepārspējamā pretestība attaisno tā augstākās cenas cenu. Lētākais materiāls, kas darbojas droši, ir piemērots darbam-un zemas temperatūras, neoksidējošām skābēm šis materiāls var būt polipropilēns.