Po sześciu miesiącach pracy zakład wykańczania metali wyciągnął grzałkę zanurzeniową z PTFE z alkalicznego zbiornika czyszczącego. Na powierzchni osłony widniał pasek odbarwionego, pęcherzowego PTFE wzdłuż górnej części podgrzewanej części. Dolna część była w dobrym stanie. Zbiornik miał trwałą warstwę piany na powierzchni, a pęcherzyki piany zgromadziły się w górnej części grzejnika, tworząc bogatą w parę-powłokę, która uniemożliwiała powierzchnię kontaktu z cieczą.
Powłoka piankowa to stan, w którym stabilna warstwa pianki pokrywa część lub całość powierzchni grzewczej. Piana jest mieszaniną gazu i cieczy, o dużej zawartości gazu. Frakcja gazowa ma znacznie niższą przewodność cieplną niż ciecz, dlatego pianka pełni rolę koca izolacyjnego. Powierzchnia grzejnika pod pianką nagrzewa się bardziej niż powierzchnia stykająca się z cieczą.
Dlaczego piana tworzy się i stabilizuje w kąpielach powierzchniowo czynnych
Piana tworzy się, gdy w cieczy zawierającej-środki powierzchniowo czynne tworzą się pęcherzyki gazu. W kąpielach czyszczących środki powierzchniowo czynne są celowymi dodatkami, które pomagają usuwać oleje i zabrudzenia. Środki powierzchniowo czynne stabilizują również piankę, dzięki czemu utrzymuje się ona zamiast szybko pękać.
Piana wypływa na powierzchnię i gromadzi się. W zbiorniku z mieszaniem piana wytwarzana jest w sposób ciągły. Warstwa pianki może osiągnąć grubość-50–100 mm i utrzymywać się przez wiele godzin.
Pianka przylega również do powierzchni. Powierzchnia grzejnika, szczególnie jeśli jest gorąca, zapewnia miejsca zarodkowania, w których przyczepiają się pęcherzyki. Pęcherzyki gromadzą się i łączą, tworząc warstwę pianki na powierzchni grzejnika.
| Stężenie środka powierzchniowo czynnego | Szybkość pobudzenia | Wysokość pianki | Trwałość piany | Ryzyko zakrycia grzejnika |
|---|---|---|---|---|
| <0.5% | Niski | <10 mm | Krótki | Niski |
| 0.5–1.0% | Umiarkowany | 10–30 mm | Umiarkowany | Umiarkowany |
| 1.0–2.0% | Wysoki | 30–60 mm | Długi | Wysoki |
| >2.0% | Wysoki | >60 mm | Bardzo długi | Bardzo wysoki |
Ryzyko tworzenia się piany i osłony grzewczej w kąpielach z surfaktantem
Dlaczego koc piankowy powoduje przegrzanie
Warstwa pianki na powierzchni grzejnika ma przewodność cieplną 5–20 razy niższą niż ciecz. Ciepło wytwarzane przez grzejnik nie może uciec przez piankę tak skutecznie, jak przez ciecz. Temperatura powierzchni grzejnika wzrasta.
W przypadku grzejnika pracującego przy mocy 1,2 W/cm² warstwa pianki o grubości 20 mm może podnieść temperaturę powierzchni o 15–25 stopni. Wyższa temperatura przyspiesza degradację PTFE, osadzanie się kamienia i przenikanie. Obszar-pokryty pianką staje się pierwszą częścią grzejnika, która ulega uszkodzeniu.
Pianka zmniejsza także powierzchnię zwilżoną grzejnika. Jeżeli pianka pokrywa górne 30% grzejnika, tylko 70% powierzchni grzejnika ma kontakt z cieczą. Efektywna powierzchnia jest zmniejszona, a gęstość watów na zwilżonym obszarze wzrasta. Wyższa gęstość watów jeszcze bardziej podnosi temperaturę powierzchni.
Czym różni się koc piankowy od-suchego koca
Osuszanie-ma miejsce, gdy poziom cieczy spada poniżej górnej krawędzi grzejnika, a odsłonięta część styka się z powietrzem. Osłona piankowa występuje, gdy poziom cieczy znajduje się powyżej grzejnika, ale warstwa pianki wypiera ciecz i tworzy strefę{{2}bogatą w parę.
Efekt termiczny jest podobny-w przypadku przegrzania powierzchni. Ale przyczyna jest inna. Osuszanie-jest problemem kontroli poziomu. Koc piankowy stanowi problem kontroli piany.
Zapobieganie tworzeniu się pianek
Najskuteczniejszą profilaktyką jest kontrola piany. Oznacza to zmniejszenie stężenia środka powierzchniowo czynnego, usunięcie zanieczyszczeń stabilizujących pianę lub dodanie środka przeciwpieniącego.
Zmniejszenie stężenia środka powierzchniowo czynnego zmniejsza szybkość wytwarzania piany. Stężenie środka powierzchniowo czynnego należy utrzymywać na minimalnym poziomie wymaganym do skutecznego czyszczenia.
Usunięcie zanieczyszczeń olejowych i gruntowych zmniejsza stabilność piany. Zanieczyszczenia działają jako stabilizatory piany. Regularne odtłuszczanie lub filtracja usuwa je z kąpieli.
Dodatek środka przeciwpieniącego powoduje rozbicie piany. Środki przeciwpieniące na bazie silikonu-są skuteczne, ale mogą zanieczyścić wannę. Do zastosowań, w których istnieje ryzyko zanieczyszczenia silikonem, dostępne są niesilikonowe środki przeciwpieniące.
| Środek zapobiegawczy | Wpływ na pianę | Realizacja | Wpływ na proces |
|---|---|---|---|
| Zredukuj środek powierzchniowo czynny | Niższe wytwarzanie piany | Kontrola chemii kąpieli | Może ograniczać czyszczenie |
| Usuń zanieczyszczenia | Niższa stabilność piany | Odpienianie lub filtracja | Nic |
| Środek przeciwpieniący | Rozbija pianę | Dodatek chemiczny | Potencjalne zanieczyszczenie |
| Mechaniczny rozbijacz piany | Usuwa pianę | Instalacja sprzętu | Nic |
Środki zapobiegawcze w przypadku tworzenia się piany w kąpielach surfaktantów
Kiedy pokrycie piankowe wskazuje na problem projektowy
Nagrzewnica, w przypadku której pomimo kontroli piany pokrywa się pianą, oznacza, że położenie grzejnika lub konstrukcja zbiornika sprzyja gromadzeniu się piany na powierzchni. Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE z pozycją odprowadzającą piankę, niższą gęstością watów i układem zoptymalizowanym-przepływu rozwiązuje pierwotną przyczynę powstawania piany. Proces specyfikacji wymaga składu chemicznego kąpieli, stężenia środka powierzchniowo czynnego, metody mieszania i wymaganej mocy. W przypadku obiektów wyposażonych w wanny piankowe to specyficzne-zastosowanie podejście zmniejsza przegrzanie-związane z pianą i wydłuża żywotność grzejnika.
