Metalinė apdailos linija veikė valymo seką, kuri pakaitomis buvo naudojama šarminiu valikliu ir rūgštiniu skalavimu. Abiejuose etapuose buvo naudojamas tas pats bakas, chemija buvo keičiama du kartus per pamainą. Esamas nerūdijančio plieno šildytuvas sugedo per kelis mėnesius. Įrenginiui reikėjo šildytuvo, kuris galėtų toleruoti tiek šarminį valiklį, kai pH 12, tiek skalavimą rūgštimi, kai pH 2, kai temperatūra svyruoja nuo 60 iki 40 laipsnių. Kyla klausimas, ar vienas PTFE panardinamasis šildytuvas gali atlaikyti abu kraštutinumus.
PTFE yra atsparus rūgštims ir šarmams visame pH diapazone. Jis netirpsta, nerūdija ir chemiškai nesuyra jokioje aplinkoje esant vidutinei temperatūrai. Dėl to tai yra viena iš nedaugelio medžiagų, galinčių veikti kintamoje rūgšties{2}}šarminėje sistemoje. Tačiau vien cheminis atsparumas negarantuoja patenkinamo veikimo. Taip pat reikia atsižvelgti į šiluminį ciklą, prasiskverbimo greitį ir kintamosios paslaugos mechaninį įtempį.
Kodėl PTFE tinka kintamoms paslaugoms
Dauguma metalų tinka tiek rūgščiai, tiek šarminiam naudojimui, o ne abiem. Nerūdijantis plienas 316L atsparus daugeliui rūgščių, bet rūdija karštoje koncentruotoje kaustikoje. Titanas atsparus oksiduojančioms rūgštims ir švelniam šarminiam poveikiui, bet nesugeba redukuoti rūgščių. Nikelis atsparus šarmams, bet rūdija azoto rūgštyje.
PTFE nėra priklausomas nuo pasyvios plėvelės, kad būtų atsparus korozijai. Jo anglies -fluoro ryšiai yra stabilūs tiek rūgštinėje, tiek šarminėje aplinkoje. Polimeras yra inertiškas vandenilio jonams ir hidroksido jonams. Dėl to jis yra numatytasis kintamos paslaugos pasirinkimas.
| Medžiaga | Atsparumas rūgštims | Atsparumas šarmams | Alternatyvi paslauga | Pastabos |
|---|---|---|---|---|
| PTFE | Puikiai | Puikiai | Puikiai | Geriausias pasirinkimas |
| Nerūdijantis plienas 316L | Gerai | Vidutinis | Ribinis | Koroduoja karštoje kaustikoje |
| Titanas | Geras (oksiduojantis) | Gerai | Ribinis | Ardo redukuojančiose rūgštyse |
| Kvarcas | Puikiai | Vargšas | Netinka | Tirpsta šarminėje |
| PVDF | Gerai | Gerai | Gerai | Apatinė temperatūros riba |
Medžiagos tinkamumas kintamos rūgšties{0}}šarminiam aptarnavimui
Terminis dviračių iššūkis
Pakaitinis aptarnavimas dažnai susijęs su temperatūros pokyčiais. Šarminis valiklis gali veikti 60–70 laipsnių temperatūroje, o rūgštinis – 30–40 laipsnių. Tarp šių temperatūrų bakas keičiasi du kartus per pamainą, todėl šildytuvas veikia šiluminiu ciklu.
PTFE turi aukštą šiluminio plėtimosi koeficientą. Apvalkalas plečiasi ir susitraukia su kiekvienu temperatūros pokyčiu. Flanšinė jungtis, gnybtų perėjimas ir visos mechaninės atramos turi atitikti šį judėjimą. Tvirtai sumontuotas šildytuvas patirs įtampą tose vietose, kur plėtimasis yra apribotas.
Mechaniškai sujungtas flanšas leidžia PTFE plėstis ir susitraukti nesukeliant polimero šlyties įtempių. Lankstus šaltos-zonos perėjimas leidžia judėti tarp šildomos dalies ir terminalo korpuso. Šios konstrukcijos ypatybės prailgina tarnavimo laiką važiuojant dviračiu.
| Šiluminio ciklo amplitudė | Ciklai per dieną | Įtempimas ant flanšo | Rekomenduojamas dizainas |
|---|---|---|---|
| <10°C | 2–4 | Žemas | Standartinis flanšas |
| 10-20 laipsnių | 2–6 | Vidutinis | Užblokuotas flanšas |
| 20-30 laipsnių | 4–8 | Aukštas | Užblokuota + lanksti šalčio zona |
| >30 laipsnių | 6–12 | Labai aukštas | Individualus išplėtimo dizainas |
Šiluminis ciklo įtempis ir rekomenduojama flanšo konstrukcija
Prasiskverbimo svarstymas
Prasiskverbimas vyksta tiek rūgščiu, tiek šarminiu būdu. Greitis priklauso nuo temperatūros, koncentracijos ir apvalkalo storio. Kintamoje tarnyboje prasiskverbimo aplinka keičiasi du kartus per pamainą, tačiau bendra ekspozicijos trukmė yra tokia pati.
Prasiskverbimo greitis naudojant šarminę medžiagą paprastai yra mažesnis nei naudojant rūgštį esant tokiai pačiai temperatūrai. Hidroksido jonas yra didesnis ir mažiau judrus nei vandenilio jonas. Tačiau temperatūros ciklas gali pagreitinti prasiskverbimą, nes susidaro šiluminis įtempis, kuris atveria polimero mikro{2}takelius.
Kintamosios paslaugos dizaino ypatybės
PTFE panardinamasis šildytuvas, skirtas kintamam aptarnavimui, turėtų turėti keletą dizaino ypatybių.
Mechaniškai sujungtas flanšas prisitaiko prie šiluminio plėtimosi neapkraunant polimero. Storas apvalkalas-2,0–2,5 mm-užtikrina ilgesnį prasiskverbimo kelią. Mažas vatų tankis – 0,8–1,2 W/cm² – palaiko apvalkalo temperatūrą tokiame diapazone, kuris sumažina prasiskverbimą ir šiluminį įtampą. Sandarus gnybtų korpusas su Viton arba PTFE tarpikliu yra atsparus rūgščių ir šarminių garams.
| Dizaino funkcija | Pasinaudokite kintamomis paslaugomis | Rekomenduojama specifikacija |
|---|---|---|
| Mechaniškai blokuojamas flanšas | Atlaiko šiluminį plėtimąsi | Standartinis važiavimas dviračiu |
| Storas apvalkalas | Ilgesnis prasiskverbimo kelias | 2,0–2,5 mm |
| Mažas vatų tankis | Žemesnė apvalkalo temperatūra | 0,8–1,2 W/cm² |
| Sandarus terminalas | Atsparus abiem garams | NEMA 4X, Viton tarpiklis |
| Lanksti šalčio zona | Pritaikomas judėjimui | Dideliam ciklų skaičiui |
PTFE panardinamųjų šildytuvų kintamos eksploatacijos ypatybės
Kai vienas šildytuvas netinka
Vienas PTFE šildytuvas tinka daugeliui kintamų rūgščių{0}}šarmų esant vidutinei temperatūrai. Jis netinka, kai šarminė stadija viršija 80 laipsnių ir 20% koncentraciją arba kai rūgštinėje stadijoje yra aukštesnėje temperatūroje vandenilio fluorido rūgšties. Tokiais atvejais PTFE gali suirti šarminėje stadijoje arba greitai prasiskverbti rūgštinėje stadijoje.
Jei aptarnavimo sąlygos viršija PTFE ribas, alternatyvos yra ribotos. Nė viena įprasta medžiaga negali susidoroti su karšta koncentruota šarmine ir karšta koncentruota rūgštimi. Įrenginyje gali tekti naudoti atskirus šildytuvus kiekvienam etapui arba sumažinti pakopų temperatūrą ir koncentraciją.
Kai reikalinga individuali konfigūracija
Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su mechaniškai blokuojamu flanšu, storu apvalkalu, mažu vatų tankiu ir sandariu gnybtų gaubtu skirta kintamam aptarnavimui. Specifikacijos procesas reikalauja abiejų etapų chemijos, temperatūros diapazono, ciklo dažnio, bako matmenų ir reikiamos galios.
