Chemijos gamykla užsakė du PTFE panardinamus šildytuvus vienodiems bakams. Vienas turėjo 1,5 mm PTFE apvalkalą. Kitas turėjo 2,5 mm apvalkalą. Abu buvo skirti tokiai pačiai galiai ir įtampai. Po aštuoniolikos mėnesių šildytuvas su plonu -apvalkalu vis dar veikė gerai. Storas-apvalkalas šildytuvas sugedo-ne dėl prasiskverbimo, o dėl vietinio perkaitimo. Storesnis apvalkalas pridėjo pakankamai šiluminės varžos, kad paviršiaus temperatūra pastumtų į skilimo diapazoną.
Apvalkalo storis yra vienas iš svarbiausių sprendimų PTFE panardinamojo šildytuvo specifikacijose ir vienas iš mažiausiai suprantamų. Storesnis apvalkalas užtikrina ilgesnį prasiskverbimo kelią ir geresnį mechaninį patvarumą. Tačiau tai taip pat padidina šiluminę varžą, padidindama paviršiaus temperatūrą bet kokiam vatų tankiui. Saugus vatų tankis priklauso nuo apvalkalo storio.
PTFE apvalkalo šiluminė varža
Šiluma turi kirsti PTFE apvalkalą, kol pasiekia proceso skystį. Apvalkalo šiluminė varža yra proporcinga jo storiui ir atvirkščiai proporcinga jo šilumos laidumui. PTFE esant 0,25 W/m·K, 1,5 mm apvalkalas padidina temperatūros kritimą maždaug 6 laipsniais esant 1,0 W/cm². 2,5 mm apvalkalas prideda maždaug 10 laipsnių. 3,5 mm apvalkalas prideda maždaug 14 laipsnių.
Šie temperatūros kritimai padidina konvekcinį paviršiaus kritimą ir vidinius lašus per užpildą ir metalinį apvalkalą. Bendras paviršiaus-ir-tūrio tarpas lemia faktinę polimero veikimo temperatūrą.
| Apvalkalo storis | Šiluminis atsparumas | Paviršiaus ΔT esant 1,0 W/cm² | Paviršiaus ΔT esant 1,5 W/cm² | Santykinis prasiskverbimo kelias |
|---|---|---|---|---|
| 1,0 mm | Žemas | 4 laipsnis | 6 laipsnis | Trumpas |
| 1,5 mm | Vidutinis | 6 laipsnis | 9 laipsnis | Vidutinis |
| 2,0 mm | Vidutinis – didelis | 8 laipsnių | 12 laipsnių | Ilgas |
| 2,5 mm | Aukštas | 10 laipsnių | 15 laipsnių | Ilgiau |
| 3,0 mm | Labai aukštas | 12 laipsnių | 18 laipsnių | Ilgiausias |
Įprasto PTFE apvalkalo storio šiluminė varža ir prasiskverbimo kelias
Kodėl saugaus vato tankis mažėja, kai apvalkalo storis didėja
Saugus vatų tankis yra vatų tankis, kuris palaiko paviršiaus temperatūrą saugiame polimero diapazone. Didėjant apvalkalo storiui, didėja šiluminė varža, todėl paviršiaus temperatūra pakyla esant bet kokiam vatų tankiui. Norint išlaikyti paviršiaus temperatūrą saugiame diapazone, vatų tankis turi būti sumažintas.
1,5 mm apvalkalo 60 laipsnių vonioje esant 1,4 W/cm² vatų tankiui paviršiaus temperatūra gali būti žemesnė nei 100 laipsnių. 2,5 mm apvalkalo toje pačioje vonioje saugus vatų tankis sumažėja iki 1,0–1,2 W/cm². Norint pasiekti tą pačią paviršiaus temperatūrą, storesnis apvalkalas reikalauja mažesnio vatų tankio.
| Apvalkalo storis | Maksimalus vatų tankis paviršiui<100°C | Maksimalus vatų tankis paviršiui<110°C | Maksimalus vatų tankis paviršiui<120°C |
|---|---|---|---|
| 1,0 mm | 1,8 W/cm² | 2,0 W/cm² | 2,2 W/cm² |
| 1,5 mm | 1,4 W/cm² | 1,6 W/cm² | 1,8 W/cm² |
| 2,0 mm | 1,2 W/cm² | 1,4 W/cm² | 1,6 W/cm² |
| 2,5 mm | 1,0 W/cm² | 1,2 W/cm² | 1,4 W/cm² |
| 3,0 mm | 0,8 W/cm² | 1,0 W/cm² | 1,2 W/cm² |
Didžiausias vatų tankis esant skirtingiems apvalkalo storiams ir paviršiaus temperatūros riboms
Patvarumo ir šilumos perdavimo{0}}nuolaida
Storesnis apvalkalas užtikrina geresnį mechaninį patvarumą ir ilgesnį prasiskverbimo kelią. Tačiau tam taip pat reikalingas mažesnis vatų tankis, o tai reiškia didesnį paviršiaus plotą tai pačiai galiai. Šildytuvas tampa didesnis ir brangesnis.
Optimalus apvalkalo storis priklauso nuo naudojimo. Lengvam naudojimui plonas apvalkalas (1,0–1,5 mm) užtikrina pakankamą patvarumą ir didesnį vatų tankį. Agresyviam naudojimui storesnis apvalkalas (2,0–3,0 mm) užtikrina geresnį cheminį atsparumą, tačiau reikalauja mažesnio vatų tankio ir didesnio šildytuvo.
| Aptarnavimo būklė | Rekomenduojamas apvalkalo storis | Maksimalus vatų tankis | Santykinis šildytuvo dydis |
|---|---|---|---|
| švelnus,<60°C, clean fluids | 1,0–1,5 mm | 1,4–1,8 W/cm² | Kompaktiškas |
| Vidutinis, 60–70 laipsnių | 1,5–2,0 mm | 1,2–1,4 W/cm² | Vidutinis |
| Agresyvus, 70–80 laipsnių | 2,0–2,5 mm | 1,0–1,2 W/cm² | Didesnis |
| Labai agresyvus, 80–90 laipsnių | 2,5–3,0 mm | 0,8–1,0 W/cm² | Didžiausias |
| HF arba aukštos{0}}tempos paslaugos | 3,0 mm+ | 0,6–0,8 W/cm² | Labai didelis |
Apvalkalo storio ir vatų tankio rekomendacijos pagal eksploatavimo sąlygas
Apvalkalo storio ir vatų tankio suderinimas
Apvalkalo storis ir vatų tankis turi būti parenkami kartu. Storas apvalkalas su dideliu vatų tankiu sukuria nepriimtinai aukštą paviršiaus temperatūrą. Plonas apvalkalas su mažu vatų tankiu yra termiškai efektyvus, tačiau gali neužtikti pakankamai atsparumo prasiskverbimui esant agresyviai chemijai.
Praktinis metodas yra pirmiausia pasirinkti apvalkalo storį, atsižvelgiant į chemiją ir temperatūrą, tada pasirinkti vatų tankį, kad paviršiaus temperatūra būtų saugiame to storio diapazone. 2,5 mm apvalkalas, esant 1,0 W/cm², gali veikti esant tokiai pačiai paviršiaus temperatūrai kaip ir 1,5 mm apvalkalas esant 1,4 W/cm², tačiau storesnis apvalkalas užtikrina didesnį atsparumą prasiskverbimui ir mechaninį patvarumą.
Kai standartinio storio nepakanka
Kai kurioms programoms reikalingas apvalkalo storis arba vatų tankio deriniai, kurių standartiniai šildytuvai nesiūlo. Bakui su labai agresyvia chemine medžiaga esant aukštai temperatūrai gali prireikti 3,0 mm apvalkalo esant 0,8 W/cm² -kombinacijai, kuriai reikalingas didelis paviršiaus plotas ir pasirinktinė konfigūracija.
Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija leidžia optimizuoti apvalkalo storį ir vatų tankį pagal konkrečią paskirtį. Specifikacijos procesas reikalauja vonios chemijos, darbinės temperatūros, mechaninių rizikos veiksnių ir reikalingos galios. Įrenginiams, kuriuose yra daug pastangų, šis metodas subalansuoja patvarumą ir šilumos perdavimą tiksliau nei standartinių gaminių pasirinkimas.
