Kāpēc PTFE tiek izmantots sildelementos, ja tas nerada siltumu?
Atstāj ziņu
Tiklīdz jūs zināt, ka iegremdējamais sildītājs rada siltumu, izmantojot iekšēju metāla pretestības elementu, jums nāk prātā saprātīgs jautājums. Kāpēc PTFE tik bieži izmanto sildelementos korozīvām situācijām, jo tas nerada siltumu un tam ir zema siltumvadītspēja salīdzinājumā ar metāliem? No materiālzinātnes viedokļa šis jautājums ir tieši par to, kā izvēlēties pareizos materiālus elektrotermiskajām sistēmām.
Risinājums ir tāds, ka PTFE nerada siltumu; tā vietā tas aizsargā pret karstumu vietās, kur vairums metālu ātri sabojātos. Pat ja tas tieši nerada elektrisko siltumu, tā uzdevums ir diezgan svarīgs.
PTFE kā vairogs, nevis siltuma avots
Pretestības vads PTFE iegremdējamā sildītājā rada siltumu. PTFE apvalks, kas ieskauj iekšējo elementu, nepalīdz pretestības sildīšanai. Tā vietā tas notur enerģētisko metāla serdi atsevišķi no šķidruma, kas tiek apstrādāts.
Šī atdalīšana ir ļoti svarīga, izmantojot kodīgas ķīmiskas vielas. Dažos apstākļos spēcīgas skābes, piemēram, sērskābe vai sālsskābe, un koncentrēti sārmi var sabojāt nerūsējošo tēraudu, titānu un pat augstas veiktspējas sakausējumus. Daudzās ķīmiskās apstrādes un apšuvuma tvertnēs tukša metāla apvalks sāktu rūsēt dažu stundu vai dienu laikā.
No otras puses, PTFE ir diezgan izturīgs pret ķīmiskām vielām. Šīs vielas oglekļa -fluora molekulārā struktūra ir ļoti stabila un nereaģē ar lielāko daļu skarbo vielu. Šī iemesla dēļ tas ilgstoši aizsargā vietās, kur parastie metāla apvalki nevar izturēt. Korozīvā ekspluatācijā barjeras funkcija, kas aizsargā, ir daudz svarīgāka nekā labākās siltumvadītspējas iegūšana.
Šajā gadījumā materiālu izvēle nozīmē izvēlēties ilgmūžību un ķīmisko saderību, nevis neapstrādātu siltuma pārneses efektivitāti.
Drošība un elektriskā izolācija
PTFE ir ne tikai izturīgs pret ķīmiskām vielām, bet arī labi darbojas kā elektriskais izolators. Iegremdējamais sildītājs darbojas, nosūtot elektrību caur pretestības elementu sildītāja iekšpusē. Daudzās rūpnieciskajās tvertnēs šķidrums ap tām ir vadošs, it īpaši, ja tās izmanto galvanizācijai vai ķīmiskai apstrādei.
Ja iekšējais vadītājs nav pilnībā izolēts, elektrība var iekļūt šķidrumā. Tas radītu ievērojamus drošības apdraudējumus, traucētu procesa ķīmiju un, iespējams, kaitētu aprīkojumam.
PTFE ir augsta dielektriskā izturība un ļoti zema spēja vadīt elektrību. Tas neļauj strāvai pārvietoties šķidrumā ap sildītāja elementu, un tas ir tas, ko vēlaties. Spēja izolēt elektrību ir tikpat svarīga kā spēja izturēt ķīmiskās vielas daudzās sistēmās.
Tikai daži materiāli piedāvā šo ķīmiskās inerces un elektriskās izolācijas kombināciju apkures sistēmās, ja ir gan kodīgas vielas, gan vadoši šķidrumi.
Sienas biezums un siltumvadītspēja
Cilvēki bieži domā, ka PTFE "izolē pret siltumu" tāpat kā pret elektrību. Taisnība, ka PTFE nevada siltumu tik labi metālus, tomēr tas netraucē iegremdējamajiem sildītājiem labi nodot siltumu.
Vienlaicīgi jāskatās uz siltumvadītspēju un sienu biezumu. Reālajā dzīvē iegremdējamie sildītāji tiek izgatavoti ar PTFE apvalkiem, kuru sienas nav ļoti biezas. PTFE apvalks, kura biezums ir tikai viens milimetrs, var diezgan labi pārvietot siltumu no iekšējās pretestības elementa uz apkārtējo šķidrumu.
Temperatūras starpība starp materiālu un attālums, kas siltumam jānobrauc, ietekmē to, cik labi tas pārnes siltumu. Padarot apvalku pēc iespējas plānāku, dizaineri nodrošina, ka termiskā pretestība paliek pietiekami zema, lai ļautu siltumam brīvi plūst. Iekšējā daļa rada siltumu, kas pārvietojas caur PTFE slāni un nonāk šķidrumā.
PTFE nav tik vadošs kā metāls, tomēr plānās{0}}sienu konstrukcija to kompensē. Rezultāts ir konsekventa un paredzama siltuma pārnese, kas arī aizsargā pret koroziju.
Izturība pret temperatūru un konstrukcijas integritāte
PTFE ir arī diezgan stabils attiecībā uz siltumu. Atkarībā no precīza sastāva un dizaina tas var saglabāt savu mehānisko integritāti temperatūrā, kas ir tuvu 200 grādiem pēc Celsija. Lielākā daļa ķīmiskās apkures lietojumu atrodas šajā temperatūras diapazonā.
Šī temperatūras pretestība nodrošina, ka apvalks nemīkst, neplīst un nesalūst, kamēr tas tiek lietots normāli. Materiāls paliek elastīgs un izturīgs, tāpēc tas var tikt galā ar interjera elementa termisko izplešanos, nesalūstot.
Smagos ķīmiskos apstākļos ir ļoti svarīgi nodrošināt gan temperatūras stabilitāti, gan ķīmisko izturību. Ir dažas plastmasas, kas var izturēt ķīmiskas vielas, taču, paaugstinoties temperatūrai, sadalās. Daži materiāli var izturēt siltumu, bet ne ķīmiskas vielas. PTFE ir abas šīs īpašības, kas ir ļoti reti.
Padarot iespējamu apkuri vietās, kur metāli nevar dzīvot
Galvenais iemesls, kāpēc PTFE tiek izmantots iegremdējamos sildītājos, nav tāpēc, ka tas liek tiem uzkarst ātrāk, bet gan tāpēc, ka tas ļauj tiem uzsildīt vietas, kuras citādi būtu grūti sasniegt. Korozija ātri sabojātu iekšējās pretestības elementu, ja tam nebūtu ķīmiski inerta aizsargslāņa.
Materiālu izvēle elektrotermiskajā inženierijā bieži nozīmē izvēli, kas ne vienmēr ir skaidra. Tīra ūdens sildīšanai nerūsējošā tērauda vai vara apvalki var labāk vadīt siltumu. Savukārt ķīmiskā izturība ir vissvarīgākā lieta, sildot spēcīgas skābes vai pārklājuma šķīdumus.
PTFE atbilst šai vajadzībai un joprojām ļauj siltumam viegli pārvietoties caur to, ja tas ir pareizi uzbūvēts. Tā spēja izolēt elektrību padara sistēmu vēl drošāku un uzticamāku.
Zinot, ka PTFE ir aizsargbarjera, nevis siltuma avots, kļūst skaidrs, kāpēc tas ir tik svarīgs iegremdējamo sildītāju konstrukcijā. Iekšējais pretestības elements rada siltumu, bet PTFE padara to drošu un ilgstošu{1}}novadīt šo siltumu skarbos ķīmiskos apstākļos.
Kad aizsargfunkcija ir skaidri noteikta, dabiski rodas nākamais tehniskais apsvērums: kā elementā radītā siltumenerģija pārvietojas caur PTFE apvalku un nonāk šķidrumā, un kādi faktori ietekmē šī siltuma pārneses procesa efektivitāti.
