Zakład chemiczny musiał wymienić grzałkę zanurzeniową PTFE na kąpiel z 25% wodorotlenkiem sodu w temperaturze 85 stopni. Istniejąca nagrzewnica uległa awarii już po pięciu miesiącach pracy.-PTFE utworzył pęcherze i pęknięcia w całej ogrzewanej części. Zespół konserwacyjny zakładu podejrzewał, że grzejnik był za mały do tego zadania i działał ze zbyt dużą gęstością watów.
Gorąca stężona substancja żrąca jest jedną z najbardziej wymagających substancji chemicznych dla grzałek zanurzeniowych PTFE. Przy stężeniu 85 stopni i 25% środek żrący atakuje powierzchnię polimeru poprzez odfluorowanie. Szybkość ataku zależy od temperatury powierzchni. Grzejnik pracujący przy dużej gęstości mocy ma wyższą temperaturę powierzchni i szybciej ulega degradacji.
Dlaczego 25% żrący w temperaturze 85 stopni wymaga dużej powierzchni
Bezpieczna gęstość watów dla grzałki zanurzeniowej PTFE w 25% roztworze kaustycznym w temperaturze 85 stopni wynosi 0,6–0,8 W/cm². Powyżej tego zakresu temperatura powierzchni przekracza bezpieczną granicę dla polimeru, a szybkość odfluorowania wzrasta.
Niska gęstość watów oznacza, że dla dowolnej mocy wymagana jest duża powierzchnia. Przy obciążeniu 5 kW i 0,7 W/cm² wymagana powierzchnia wynosi 7143 cm². Jednostronny grzejnik-o wymiarach 500 mm × 700 mm zapewnia 3500 cm²-tylko połowę wymaganej powierzchni. Dwustronny grzejnik- zapewnia 7000 cm², co jest bliskie wymaganiom.
| Moc | Bezpieczna gęstość watów | Wymagana powierzchnia | Jednostronny-obrys | Dwustronny-ślad |
|---|---|---|---|---|
| 3 kW | 0,7 W/cm² | 4286 cm² | 500 × 857 mm | 500 × 429 mm |
| 4 kW | 0,7 W/cm² | 5714 cm² | 500 × 1143 mm | 500 × 571 mm |
| 5 kW | 0,7 W/cm² | 7143 cm² | 600 × 1190 mm | 600 × 595 mm |
| 6 kW | 0,7 W/cm² | 8571 cm² | 600 × 1429 mm | 600 × 714 mm |
| 8 kW | 0,7 W/cm² | 11 429 cm² | 800 × 1429 mm | 800 × 714 mm |
Wymagania dotyczące powierzchni i podstawy dla 25% substancji żrącej w temperaturze 85 stopni
Pułap temperaturowy dla obsługi żrącej
Temperatura powierzchni jest zmienną kontrolującą. W przypadku 25% ługu o temperaturze 85 stopni temperatura powierzchni nie powinna przekraczać 95–100 stopni. Powyżej tego zakresu szybkość odfluorowania wzrasta, a PTFE ulega szybkiej degradacji.
Aby utrzymać temperaturę powierzchni poniżej 100 stopni, gęstość watów musi być ograniczona do 0,6–0,8 W/cm² w kąpielach o umiarkowanym mieszaniu. W strefach o niskim-przepływie limit spada do 0,5–0,6 W/cm².
Obliczanie wymaganej powierzchni
Wymagana powierzchnia zależy od mocy i gęstości watów. Przy obciążeniu 5 kW i 0,7 W/cm² wymagana powierzchnia wynosi 7143 cm². Dwustronny grzejnik-o wymiarach 600 mm × 595 mm zapewnia w zupełności wystarczające 7140 cm²-.
Jeśli w zbiorniku nie można umieścić dwustronnego grzejnika o wymiarach 600 × 595 mm-, wiele mniejszych grzejników rozmieszczonych wokół zbiornika może zapewnić wymaganą powierzchnię przy jednoczesnym zachowaniu niskiej gęstości mocy.
Praktyczne etapy specyfikacji dla gorącej pracy żrącej
Zacznij od stężenia substancji żrącej i temperatury. Wyższe stężenia i temperatury wymagają niższej gęstości watów. W przypadku 25% substancji żrącej w temperaturze 85 stopni gęstość w watach nie powinna przekraczać 0,7 W/cm².
Wybierz gęstość watów na podstawie rzeczywistych warunków przepływu w lokalizacji grzejnika. W umiarkowanie mieszanej kąpieli odpowiednie jest 0,7 W/cm². W strefie niskiego-przepływu obniż wartość do 0,5–0,6 W/cm².
Oblicz wymaganą powierzchnię na podstawie mocy i gęstości watów. Przy obciążeniu 5 kW przy 0,7 W/cm² wymagane jest 7143 cm². Jeśli pojedynczy grzejnik nie jest w stanie zapewnić takiej powierzchni w zbiorniku, należy rozważyć wiele grzejników rozmieszczonych na obwodzie.
Sprawdź, czy temperatura powierzchni grzejnika utrzymuje się poniżej 100 stopni. Jeśli obliczona temperatura powierzchni przekracza ten limit, należy jeszcze bardziej zmniejszyć gęstość watów lub poprawić przepływ na powierzchni grzejnika.
| Stężenie żrące | Temperatura | Bezpieczna gęstość watów | Powierzchnia dla 5 kW | Oczekiwany okres użytkowania |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 stopni | 1,2–1,5 W/cm² | 3333–4167 cm² | 4–6 lat |
| 15% | 70 stopni | 1,0–1,2 W/cm² | 4167–5 000 cm² | 2–4 lata |
| 20% | 80 stopni | 0,8–1,0 W/cm² | 5 000–6 250 cm² | 18–30 miesięcy |
| 25% | 85 stopni | 0,6–0,8 W/cm² | 6250–8333 cm² | 12–24 miesiące |
| 30% | 90 stopni | 0,5–0,7 W/cm² | 7 143–10 000 cm² | 8–18 miesięcy |
Wymagania dotyczące bezpiecznej gęstości watów i powierzchni dla zastosowań żrących
Gdy standardowe grzejniki nie są w stanie zapewnić wymaganej powierzchni
Zbiorniki na gorący, skoncentrowany środek kaustyczny o wysokich wymaganiach w zakresie mocy i ograniczonej przestrzeni peryferyjnej często nie są w stanie pomieścić standardowych grzałek zanurzeniowych z PTFE przy niskiej gęstości watów wymaganej przez chemię. Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE o dużej powierzchni, niskiej gęstości watów i położeniu zoptymalizowanym-przepływu rozwiązuje pierwotną przyczynę niedoboru powierzchni. Proces specyfikacji wymaga stężenia substancji żrącej, temperatury roboczej, wymiarów zbiornika, warunków przepływu i wymaganej mocy. W przypadku obiektów wyposażonych w gorące kąpiele żrące to-podejście specyficzne dla danego zastosowania ogranicza degradację powłoki i wydłuża żywotność grzejnika.
