Y Safon Hanesyddol
Mae plwm wedi cael ei ddefnyddio i drin asid sylffwrig ers y 18fed ganrif. Fe wnaeth aloion antimoni plwm (4-8% antimoni fel arfer) wella priodweddau mecanyddol plwm pur, gan ei wneud yn addas ar gyfer cyfnewidwyr gwres, pibellau, a leinin tanciau. Am dros ganrif, antimoni plwm oedd y deunydd safonol ar gyfer gwresogi baddonau piclo asid sylffwrig. Mae llawer o osodiadau o'r fath yn parhau mewn gwasanaeth heddiw.
Mae plwm yn gwrthsefyll asid sylffwrig trwy ffurfio ffilm plwm sylffad (PbSO₄) sy'n anhydawdd yn yr asid. Mae'r ffilm hon yn sefydlog ac yn amddiffynnol ar draws ystod crynodiad a thymheredd y rhan fwyaf o weithrediadau piclo-hyd at oddeutu 80 gradd mewn asid sylffwrig 10-20%.
Ond mae cyfnewidwyr gwres antimoni plwm yn cael eu disodli. Mae'r amnewidiadau yn gynyddol PTFE. Nid methiant mecanwaith amddiffyn cyrydiad plwm yw'r grym gyrru-mae'n dal i weithio. Dyma anfanteision gweithredol cronedig metel meddal, trwm, gwenwynig o'i gymharu â pholymer anadweithiol modern.
Anfanteision Cronnus Plwm-Antimoni
Mae cyfyngiadau aloi antimoni plwm yn rhychwantu parthau mecanyddol, gweithredol ac amgylcheddol. Nid oes yr un yn drychinebus yn unigol. Gyda'i gilydd, maent yn gyrru cyfanswm cost perchnogaeth sy'n fwy na PTFE er gwaethaf cost deunydd is plwm.
Erydiad-cyrydiad: Mae'r ffilm PbSO₄ sy'n amddiffyn plwm rhag asid sylffwrig yn feddal. Mewn asid sy'n llifo-yn enwedig wrth ollwng pwmp sy'n cylchredeg, nozzles eductor, neu ardaloedd o gynnwrf uchel-mae'r ffilm yn erydu. Mae'r plwm agored yn diwygio'r ffilm, gan ddefnyddio metel. Mewn safleoedd erydiad, mae'r wal blwm yn teneuo'n gynyddol. Gall tiwb cyfnewidydd gwres antimoni arweiniol bara 5-8 mlynedd o dan amodau statig ond dim ond 2-4 blynedd o dan lif cymedrol.
Blinder thermol: Mae gan blwm gyfernod ehangu thermol o 29 × 10⁻⁶/ gradd -un o'r uchaf o unrhyw fetel. Mae -antimoni plwm yn lleihau hyn ychydig yn unig. Yn ystod cylchoedd gwresogi ac oeri, mae'r plwm yn ehangu ac yn cyfangu'n ddramatig. Mae'r symudiad ailadroddus yn achosi anffurfiad ymgripiad mewn mannau cynnal a chysylltiadau. Mae uniadau yn llacio. Mae tiwbiau'n sagio rhwng cynhalwyr. Mae'r anffurfiad cronnus yn y pen draw yn achosi methiant ar ffracsiwn o'r bywyd gwasanaeth cyfyngedig cyrydu.
Gwenwyndra: Mae plwm yn fetel gwenwynig rheoledig. Mae ei ddefnydd yn gofyn am fonitro amlygiad, gwyliadwriaeth feddygol, a gweithdrefnau trin arbennig. Mae gwaredu cyfnewidwyr gwres plwm sydd wedi darfod yn wastraff peryglus. Mae'r costau gweinyddol a gwaredu yn ychwanegu at gyfanswm cost perchnogaeth.
| Paramedr Perfformiad | Arwain-Antimony Aloi | PTFE |
|---|---|---|
| Mecanwaith amddiffyn rhag cyrydiad | PbSO₄ ffilm goddefol | Sefydlogrwydd bond C-F cynhenid |
| Ymwrthedd erydiad | Gwael (ffilm feddal a swbstrad) | Da (homogenaidd, dim ffilm) |
| Ymwrthedd blinder thermol | Gwael (ehangiad uchel, ymgripiad) | Ardderchog (llety viscoelastig) |
| Pwysau ar gyfer dyletswydd 50 kW (kg) | 180-250 | 12-15 |
| Gwenwyndra | Uchel (metel wedi'i reoleiddio) | Dim (polymer anadweithiol) |
| Bywyd gwasanaeth o dan lif cymedrol (blynyddoedd) | 2-4 | 15+ |
| Bywyd gwasanaeth o dan amodau sefydlog (blynyddoedd) | 5-8 | 15+ |
| Gwaredu | Gwastraff peryglus | Ddim yn-beryglus |
| Cost deunydd (cymharol fesul kg) | 1.0× | 2-3× |
| Cost gosod (cymharol) | 0.8× | 1.0× |
Y Cymhariaeth Pwysau Gosod a Diogelwch
Mae -cyfnewidydd gwres antimoni plwm ar gyfer tanc piclo 50 kW yn pwyso 180-250 kg. Mae'r pwysau hwn yn gofyn am gefnogaeth strwythurol, offer codi mecanyddol ar gyfer gosod a thynnu, ac mae'n cyflwyno perygl trin personél. Mae cyfnewidydd PTFE ar gyfer yr un ddyletswydd yn pwyso 12-15 kg-llai nag un rhan o ddeg. Gall dau weithiwr ei gario a'i osod heb gymorth mecanyddol.
Mae'r gwahaniaeth pwysau hefyd yn effeithio ar lwytho strwythurol tanc. Efallai y bydd angen atgyfnerthu'r llawr ar gyfer coil plwm trwm sy'n gorffwys ar lawr y tanc, yn enwedig mewn tanciau plastig neu danciau wedi'u leinio. Mae'r grid PTFE ysgafn yn gosod llwyth strwythurol dibwys.
Yn ystod gwaith cynnal a chadw, mae coil plwm sydd wedi bod mewn gwasanaeth asid sylffwrig yn cario haen wyneb o PbSO₄ ac asid adsorbed. Er mwyn ei drin mae angen offer amddiffynnol personol a gweithdrefnau dadheintio. Mae coil PTFE yn lân yn gemegol-mae rinsiad dŵr yn tynnu asid arwyneb, ac nid oes angen unrhyw drin arbennig ar y polymer anadweithiol.
Y Penderfyniad Pontio
Cyfleusterau sy'n dal i weithredu plwm-mae cyfnewidwyr gwres antimoni yn wynebu penderfyniad ym mhob un amnewid: amnewid am blwm-uned antimoni arall a derbyn yr un cylch amnewid 2-4 blynedd, neu ei throsi i PTFE a dileu'r cylch amnewid am 15+ o flynyddoedd. Mae'r trawsnewid PTFE yn golygu cost offer un-amser uwch ond mae'n dileu'r costau cylchol o ailosod yn aml, rheoli gwenwyndra, a thrin deunydd trwm.
Mae'r trawsnewid yn aml yn digwydd fesul cam-un tanc ar y tro, wrth i unedau plwm fethu. Ar ôl i'r trawsnewid PTFE cyntaf ddangos bywyd gwasanaeth estynedig a chynnal a chadw symlach, mae trawsnewidiadau dilynol yn dilyn yn gyflym.
Crynodeb
Mae cyfnewidwyr gwres PTFE yn fwy na'r aloi antimoni plwm mewn gwasanaeth asid sylffwrig poeth nid oherwydd bod mecanwaith cyrydiad plwm yn methu, ond oherwydd bod PTFE yn dileu'r erydiad, blinder thermol, ac anfanteision gwenwyndra sy'n cronni dros fywyd gwasanaeth plwm. Mae bywyd gwasanaeth blwyddyn 15+ PTFE yn erbyn 2-4 blynedd ar gyfer plwm o dan amodau llif yn gyrru mantais cyfanswm cost perchnogaeth er gwaethaf cost deunydd cychwynnol uwch PTFE. Mae'r gostyngiad pwysau o dros 90% a dileu trin deunydd gwenwynig yn ychwanegu buddion gweithredol a diogelwch.
Mae cymorth peirianneg ar gyfer amnewid cyfnewidydd gwres plwm i-PTFE ar gael wrth gyflwyno dimensiynau tanc, crynodiad a thymheredd asid, amodau llif, a bywyd gwasanaeth offer plwm cyfredol a chofnodion cynnal a chadw.
