Mae llif proses poeth, cyrydol ar 150 gradd. Mae PTFE, y fflworopolymer clasurol ar gyfer cyfnewidwyr gwres, yn gwbl anaddas ar y tymheredd hwn; byddai'n meddalu ac yn methu. Mae PFA, ei berthynas gemegol agos, yn berffaith gyfforddus. Mae'r ddau ddeunydd yn ynysyddion gwych, ac mae eu gallu crai, cynhenid i ddargludo gwres bron yn union yr un fath. Nid yw buddugoliaeth thermol cyfnewidydd PFA ar 150 gradd oherwydd ei fod yn ddargludydd gwell, ond yn syml oherwydd ei fod yn dal i fod yn tiwb cadarn, cryf ar y tymheredd hwnnw, gan alluogi dyletswydd cyfnewid gwres na all PTFE hyd yn oed geisio. Deall yCyfernod trosglwyddo gwres PFA vs PTFE 150 graddmae cymhariaeth yn gofyn am edrych y tu hwnt i'r rhif dargludedd thermol a chanolbwyntio ar y tymheredd gwasanaeth uchaf.
Dargludedd Thermol: Ynysydd Bron union yr un fath
Mae dargludedd thermol PTFE (polytetrafluoroethylene) a PFA (perfflworoalkoxy alcan) yn yr ystod o 0.20–0.25 W/m·K ar dymheredd proses nodweddiadol. Mae'r gwerthoedd hyn bron yn anwahanadwy at ddibenion peirianneg. Ar yr un trwch wal (ee, 1 mm ar gyfer tiwb diamedr bach neu 2 mm ar gyfer cyfnewidydd cragen-a-thiwb mwy), bydd gwrthiant thermol dargludol tiwb a wneir o'r naill ddeunydd neu'r llall yr un peth yn y bôn. Felly, mae cyfernod trosglwyddo gwres cyffredinol (gwerth U) cyfnewidydd PFA yn debyg i un cyfnewidydd PTFE ar gyfer dyluniad cyfatebol-gan dybio bod y ddau yn cael eu gweithredu o fewn eu terfynau tymheredd priodol.
Mantais allweddol, llethol PFA yw ei dymheredd gwasanaeth parhaus uwch o 260 gradd, o'i gymharu â therfyn ymarferol PTFE ar gyfer gwresogydd trochi neu wasanaeth cyfnewidydd gwres, sydd tua 110-120 gradd mewn amgylcheddau dyfrllyd (ac ychydig yn uwch mewn rhai amodau sych neu anocsidiol). Mae hyn yn caniatáu i gyfnewidydd PFA brosesu hylifau ar 150 gradd, gan ddefnyddio gwahaniaeth tymheredd cymedrig logarithmig llawer mwy (LMTD) ar gyfer yr un ddyletswydd, sy'n arwain at gyfnewidydd gwres llai a mwy cost-effeithiol. Nid yw'r fuddugoliaeth yn y rhif dargludedd, ond yng ngallu'r deunydd i arddangos ar gyfer y frwydr.
Mae PFA yn ennill y frwydr thermol nid trwy fod yn rhedwr cyflymach, ond trwy gael ei ganiatáu ar y trac o gwbl. Ar 150 gradd , nid yw PTFE yn gystadleuydd-mae eisoes wedi gadael y maes.
Pam na ellir defnyddio PTFE ar 150 gradd mewn Gwasanaeth Cyfnewid
Meddalu Mecanyddol a Chripi
Mae PTFE yn dechrau meddalu a cholli cryfder mecanyddol uwchlaw tua 110-120 gradd mewn gwasanaeth trochi parhaus. Er bod gan PTFE bwynt toddi damcaniaethol o 327 gradd, mae'n mynd trwy drawsnewidiad cyfnod crisialog tua 19 gradd ac un arall tua 30 gradd, ac yn uwch na 100 gradd mae'r rhanbarthau amorffaidd yn dod yn fwyfwy symudol. Mewn cyfnewidydd gwres, lle mae tiwbiau'n destun pwysau mewnol, pwysau allanol, a straen ehangu thermol, bydd tiwbiau PTFE ar 150 gradd yn ymgripiad, yn dadffurfio, ac yn y pen draw yn cwympo neu'n rhwygo. Mae'r deunydd hefyd yn arddangos cyfernod ehangu thermol uchel (tua 10 gwaith yn fwy na dur), gan arwain at ormod o sagio tiwb a blinder mecanyddol ar dymheredd uchel.
Profiad Ymarferol
Mae profiad maes a chanllawiau gwneuthurwr yn gosod y terfyn gweithredu parhaus diogel ar gyfer tiwbiau cyfnewidydd gwres PTFE ar 110 gradd ar gyfer y rhan fwyaf o wasanaethau dyfrllyd cyrydol. Ar gyfer gwibdeithiau byr hyd at 120 gradd, gall rhai dyluniadau fod yn dderbyniol, ond mae 150 gradd yn gadarn y tu allan i'r amlen ddiogel. Mewn cyferbyniad, mae PFA yn cynnal ei gyfanrwydd mecanyddol a'i wrthwynebiad cemegol hyd at 260 gradd, heb unrhyw drawsnewidiadau cyfnod sy'n achosi ansefydlogrwydd dimensiwn.
Y Cyfernod Trosglwyddo Gwres Cyffredinol (Gwerth U) ar 150 gradd
Gwerth U tebyg mewn Dylunio Cyfwerth
Ar gyfer senario damcaniaethol lle gallai PTFE oroesi ar 150 gradd , byddai gwerth U cyfnewidydd PFA a chyfnewidydd PTFE gyda geometreg union yr un fath (diamedr tiwb, trwch wal, cynllun tiwb, a chyflymder hylif) bron yr un fath. Dim ond un elfen o'r gwrthiant thermol cyffredinol yw ymwrthedd dargludol wal y tiwb. Mae'r cydrannau eraill-darfudiad ochr tiwb, darfudiad ochr cragen, a gwrthiannau baeddu-yn union yr un fath ar gyfer yr un priodweddau hylif a chyflymder. Gan fod dargludedd thermol PTFE a PFA bron yn union yr un fath, mae'r gwerth U yn amrywio o lai na 5%.
Mantais Ymarferol: LMTD Mwy
Oherwydd na all PTFE weithredu ar 150 gradd, nid yw'r gymhariaeth ymarferol rhwng dau ddeunydd ar yr un tymheredd. Yn lle hynny, gellir defnyddio cyfnewidydd PFA i oeri ffrwd 150 gradd gyda, er enghraifft, dŵr oeri 30 gradd, gan gynhyrchu LMTD o tua 80-100 gradd . Byddai gan gyfnewidydd PTFE, wedi'i gyfyngu i dymheredd mewnfa ochr boeth o 110 gradd, LMTD o ddim ond 40-50 gradd ar gyfer yr un dŵr oeri. Er mwyn trosglwyddo'r un doll gwres, byddai angen tua dwywaith yr arwynebedd ar y cyfnewidydd PTFE-os gallai weithredu o gwbl. Mewn gwirionedd, nid yw'r opsiwn PTFE ar gael ar gyfer tymheredd mor uchel.
Canllawiau Dethol Ymarferol
| Paramedr | Cyfnewidydd PTFE | Cyfnewidydd PFA |
|---|---|---|
| Uchafswm tymheredd gwasanaeth parhaus (dyfrllyd) | 110-120 gradd | 260 gradd |
| Dargludedd thermol ar 150 gradd | Amherthnasol (methiannau materol) | ~0.22 W/m·K |
| Gwerth U (ar yr un geometreg a'r un tymereddau hylif o fewn ystod PTFE) | Llinell sylfaen | Cymaradwy (±5%) |
| Gwerth U (ar ochr boeth 150 gradd) | Ddim yn bosibl | Wedi'i bennu gan LMTD a dyluniad |
| Cost gymharol (fesul uned) | Is | Uwch (premiwm 15-30%) |
| Addasrwydd ar gyfer gwasanaeth cyrydol tymheredd uchel | Nac ydw | Oes |
Casgliad: Goroesi fel y Ffactor Penderfynu
Mae'r gymhariaeth rhwng PFA a chyfnewidydd PTFE ar dymheredd uchel yn fater syml o oroesi, nid perfformiad thermol amrwd. Ar 150 gradd, mae PTFE yn meddalu, yn ymgripio ac yn methu, tra bod PFA yn parhau i fod yn gryf, yn sefydlog, ac yn anadweithiol yn gemegol. Mae cyfernodau trosglwyddo gwres cyffredinol y ddau ddeunydd bron yn union yr un fath ar yr un trwch wal, ond mae'r ffaith honno'n amherthnasol oherwydd ni ellir defnyddio PTFE ar y tymheredd hwnnw. PFA yw'r hyrwyddwr thermol yn syml oherwydd gall gymryd y gwres. Y deunydd gorau yw'r un sy'n dal i sefyll ar dymheredd y broses, ac ar gyfer llif cyrydol 150 gradd, PFA yw'r deunydd hwnnw.
