Kąpiele chemiczne o wysokiej-chlorku powodują trudną kombinację korozji, podwyższonej temperatury i ciągłego ogrzewania elektrycznego. Grzejnik, który dobrze sprawdza się w procesie opartym na czystej wodzie-, może ulec znacznie szybszej degradacji, gdy wzrasta stężenie chlorków, temperatura i czas ekspozycji.
W przypadku sprzętu do galwanizacji i przetwarzania chemicznego kluczową kwestią nie jest po prostu to, czy PTFE może stykać się z roztworem-zawierającym chlorek. Ważniejszą kwestią jest to, czykompletny projekt grzałki zanurzeniowej z PTFEmoże utrzymać odporność chemiczną, przenoszenie ciepła, izolację elektryczną i stabilność mechaniczną w rzeczywistych warunkach kąpieli.
Dlaczego stężenie chlorków ma znaczenie
Roztwory bogate w chlorki-mogą być bardzo agresywne w stosunku do wielu konwencjonalnych materiałów metalicznych, szczególnie gdy wzrasta temperatura i stężenie środków chemicznych.
Grzałka zanurzeniowa z PTFE umieszcza odporną chemicznie barierę fluoropolimerową pomiędzy elementem grzejnym a cieczą procesową. Konstrukcja ta może być użyteczna, gdy bezpośrednie narażenie metalowych elementów grzejnych stwarzałoby niedopuszczalne ryzyko korozji.
Jednakże zgodności chemicznej nigdy nie należy oceniać na podstawie samego stężenia chlorków. Temperatura, pH, rodzaje utleniaczy, dodatki i czas ekspozycji mogą mieć wpływ na długoterminowe-działanie.
Dlatego przy wyborze grzejnika należy uwzględnić faktyczną recepturę chemiczną.
Jak PTFE chroni element grzejny
Typowa grzałka zanurzeniowa z PTFE wykorzystuje elektrycznie podgrzewany element wewnętrzny chroniony konstrukcją z PTFE-.
Element grzejny przekształca energię elektryczną w energię cieplną. Ciepło przechodzi następnie przez konstrukcję ochronną do otaczającej cieczy.
Uproszczona zależność-przenikania ciepła wygląda następująco:
Q=hAΔT
gdzie Q oznacza przenikanie ciepła, h to efektywny współczynnik-przenikania ciepła, A to efektywna powierzchnia ogrzewania, a ΔT to różnica temperatur.
PTFE zapewnia dużą odporność chemiczną i izolację elektryczną, ale jego przewodność cieplna jest stosunkowo niska w porównaniu z wieloma metalami. To sprawia, że powierzchnia i rozkład mocy są szczególnie ważne.
Dlaczego należy kontrolować gęstość watów
W przypadku żrących kąpieli chemicznych zwykłe zwiększenie mocy grzejnika nie zawsze jest najlepszym rozwiązaniem.
Średni strumień ciepła powierzchniowego można wyrazić jako:
q = P/A
gdzie P to moc grzewcza, a A to aktywna powierzchnia grzewcza.
Kompaktowy grzejnik wytwarzający dużą moc na małej powierzchni może powodować większe lokalne obciążenie cieplne niż grzejnik o większej powierzchni czynnej przy tej samej mocy całkowitej.
Niższy strumień ciepła może być przydatny, gdy proces jest wrażliwy na lokalną temperaturę lub osady chemiczne.
Odpowiednia wartość zależy od roztworu chemicznego, cyrkulacji, temperatury, konstrukcji grzejnika i wymagań procesu, a nie od jednego uniwersalnego limitu.
Długość grzejnika i geometria zbiornika mają znaczenie
Łaźnie wysoko-chlorkowe są często instalowane w zbiornikach, w których jest ograniczona cyrkulacja i przestrzeń instalacyjna.
Zbyt krótka grzałka zanurzeniowa może skoncentrować ogrzewanie w jednym obszarze. Zbyt długa grzałka może kolidować ze ścianami zbiornika, przedmiotami obrabianymi, rurociągami lub innym wyposażeniem wewnętrznym.
W przypadku długich zbiorników kilka odpowiednio rozmieszczonych stref grzewczych może zapewnić bardziej kontrolowaną dystrybucję ciepła niż skupienie całego ładunku w jednym miejscu.
Dlatego też długość grzejnika należy określić łącznie z głębokością zbiornika, poziomem cieczy, schematem cyrkulacji i wymaganą powierzchnią grzewczą.
Ruch cieczy wpływa na przenoszenie ciepła
Stężenie chemiczne to tylko jedna część projektu termicznego.
Jeśli cyrkulacja cieczy wokół grzałki zanurzeniowej PTFE jest słaba, warstwa graniczna w pobliżu powierzchni grzałki może stać się grubsza, zmniejszając efektywne przekazywanie ciepła.
Może to powodować wyższą lokalną temperaturę powierzchni, nawet jeśli średnia temperatura kąpieli wydaje się normalna.
Dlatego też pompy obiegowe, geometrię zbiornika, orientację grzejników i rozstaw grzejników należy rozpatrywać łącznie.
Jaka ochrona elektryczna jest ważna?
Kąpiel agresywna chemicznie nie eliminuje konieczności stosowania konwencjonalnej ochrony elektrycznej.
Obwód grzewczy powinien być zaprojektowany w oparciu o napięcie znamionowe, moc, prąd, system izolacji, układ uziemienia i metodę sterowania.
Dla grzejnika rezystancyjnego:
P.=VI
I
I = P/V
Na przykład przykładowy grzejnik o mocy 6 kW pracujący przy napięciu 230 V pobiera około 26,1 A.
Rzeczywiste zabezpieczenie obwodu należy wybrać zgodnie z całą instalacją elektryczną, obowiązującymi normami, warunkami instalacji i konstrukcją sprzętu.
Niski poziom cieczy to osobne ryzyko
Odporność chemiczna PTFE nie chroni grzałki zanurzeniowej przed działaniem bez odpowiedniego pokrycia cieczą.
Jeśli aktywna część grzewcza zostanie niewystarczająco zanurzona, odprowadzanie ciepła może gwałtownie się zmniejszyć. Temperatura powierzchni może wzrosnąć powyżej zamierzonych warunków pracy.
Dlatego niezawodna instalacja powinna uwzględniać wykrywanie-poziomu cieczy, ochronę przed przegrzaniem i blokady sterowania tam, gdzie proces tego wymaga.
Minimalny poziom cieczy roboczej powinien być wyraźnie oznaczony na rysunku urządzenia.
Co należy sprawdzić przed złożeniem zamówienia?
W przypadku zastosowań o wysokiej-chlorku specyfikacja techniczna powinna uwzględniać moc większą niż moc grzejnika.
Ważne parametry obejmują:
Skład chemiczny
Stężenie chlorków
Temperatura robocza
Docelowa temperatura kąpieli
Wymiary zbiornika
Minimalny poziom cieczy
Długość grzejnika
Aktywna powierzchnia grzewcza
Napięcie znamionowe
Moc grzewcza
Sposób montażu
Układ kabli i zacisków
Warunki te umożliwiają dopasowanie projektu grzałki zanurzeniowej PTFE do rzeczywistego procesu, a nie wybór wyłącznie na podstawie mocy znamionowej.
Kiedy konieczna jest niestandardowa konstrukcja grzałki zanurzeniowej z PTFE
Standardowa grzałka zanurzeniowa z PTFE może być odpowiednia dla stosunkowo konwencjonalnych zbiorników na chemikalia. Projekty niestandardowe stają się bardziej wartościowe, gdy stężenie chlorków jest wysokie, geometria zbiornika jest nietypowa, poziomy cieczy się zmieniają, cyrkulacja jest ograniczona lub wymagana jest ciągła praca.
Najbardziej niezawodne wagi konstrukcyjnekompatybilność chemiczna, kontrolowany strumień ciepła powierzchni, wystarczająca powierzchnia grzewcza, cyrkulacja cieczy, izolacja elektryczna i geometria instalacji.
Dlatego w przypadku kąpieli chemicznych o wysokiej-chlorkach właściwą grzałkę zanurzeniową z PTFE należy wybrać na podstawie całkowitych warunków pracy, a nie samej nazwy materiału lub mocy.
