Cyflwr Draenio Thermol
Mae rhai prosesau cemegol yn ei gwneud yn ofynnol i'r cyfnewidydd gwres gael ei ddraenio o hylif proses tra'n dal yn boeth. Gall adweithydd gael ei wagio rhwng sypiau. Gellir pwmpio tanc platio i lawr ar gyfer newid toddiant. Mae'r cyfnewidydd gwres, a gafodd ei drochi eiliadau ynghynt mewn hylif ar 80-120 gradd, yn sydyn yn agored i aer amgylchynol. Mae wyneb y tiwb, sy'n dal ar dymheredd y broses neu'n agos ato, yn cysylltu ag ocsigen, lleithder atmosfferig, ac o bosibl anweddau cemegol o'r tanc wedi'i ddraenio.
Mae'r cyflwr hwn-poeth, wedi'i ddraenio, yn agored i aer-yn cael ei ailadrodd gyda phob cylch swp. Dros flwyddyn, gall y cyfnewidydd gwres brofi 200{5}500 o ddigwyddiadau draenio thermol o'r fath. Rhwng cylchoedd, efallai y bydd y cyfnewidydd yn cael ei ail-drochi mewn hylif proses ar dymheredd gwahanol, gan ychwanegu cydran sioc thermol.
Mae silicon carbid a PTFE ill dau yn gwrthsefyll cemeg y broses. Mae eu hymateb i'r cyflwr draenio thermol yn sylfaenol wahanol oherwydd y gwahaniaeth rhwng cerameg brau a pholymer viscoelastig.
Y Mecanwaith Ocsidiad Silicon Carbide
Mae silicon carbid yn gwrthsefyll ocsidiad ar dymheredd uchel trwy ffurfio haen silica amddiffynnol (SiO₂) ar yr wyneb. Mewn aer sych, mae'r haen hon yn sefydlog ac yn amddiffynnol i tua 1,200 gradd. Mewn aer llaith-sef y cyflwr mewn tanc proses a ddraeniwyd yn ddiweddar-mae'r haen amddiffynnol yn llai sefydlog. Mae anwedd dŵr yn adweithio â'r silica i ffurfio rhywogaethau hydrocsid silicon anweddol, gan ddefnyddio'r haen amddiffynnol yn raddol.
Mae'r gyfradd ocsideiddio ar dymheredd prosesu cemegol (80-200 gradd) yn araf iawn. Nid ocsidiad swmp yw'r pryder ond ymosodiad lleol ar ddiffygion arwyneb. Mae crafiad microsgopig, ffin grawn, neu ranbarth o fandylledd gweddilliol o weithgynhyrchu yn darparu llwybr i ocsigen a lleithder dreiddio o dan yr wyneb. Dros gannoedd o gylchredau draenio thermol, gall yr ymosodiad lleol dyfu'n bwll.
Yn ogystal, mae'r trawsnewidiad o drochi i ddraenio yn dros dro thermol. Mae arwyneb agored y tiwb yn oeri trwy ddarfudiad i'r aer amgylchynol a thrwy ymbelydredd i waliau'r tanc. Mae'r gyfradd oeri, er nad yw mor ddifrifol â thoriad dŵr, yn creu graddiannau thermol yn y ceramig. Ar gyfer deunydd sydd ag ymwrthedd sioc thermol cymedrol, gall y straen graddiant ailadroddus ledaenu'r microcraciau presennol.
| Paramedr Draenio Thermol | Silicon carbid | PTFE |
|---|---|---|
| Mecanwaith ocsideiddio mewn aer llaith | ffurfio SiO₂; ymosodiad lleol posibl ar ddiffygion | Dim (C-F bondiau yn sefydlog) |
| Graddiant thermol yn ystod draenio | Cymedrol (oeri aer) | Ychydig iawn (llety viscoelastig) |
| Croniad difrod sioc thermol | Posibl (lluosogi micro-crac) | Dim |
| Amsugno lleithder yn ystod cyfnod wedi'i ddraenio | Dim (ceramig) | Dim (hydroffobig) |
| Amlygiad i anwedd cemegol wrth ddraenio | Gwrthiannol (cerameg anadweithiol) | Gwrthiannol (polymer anadweithiol) |
| Cylchoedd i fethiant o ddraenio | 1,000-5,000 (dibynnol ar ddiffyg) | >50,000 (dim terfyn hysbys) |
| Bywyd gwasanaeth mewn draeniad thermol swp (blynyddoedd) | 3-8 | 15+ |
Ymateb PTFE i Ddraenio Thermol
Mae PTFE yn profi'r cylch draenio thermol yn wahanol. Pan fydd yr hylif yn draenio i ffwrdd ac mae'r tiwb yn agored i aer poeth, llaith, mae tymheredd arwyneb PTFE yn newid yn raddol. Mae dargludedd thermol isel PTFE yn cymedroli'r gyfradd oeri-mae'r trawsnewidiadau tymheredd wal tiwb yn llyfn yn hytrach na phrofi toriad sydyn. Dim straen sioc thermol yn datblygu.
Nid yw'r wyneb PTFE hydroffobig yn cadw lleithder. Mae diferion dŵr yn glain ac yn rholio i ffwrdd. Mae'r wyneb yn sychu'n gyflym. Nid oes cysylltiad hirfaith â lleithder cyddwys a allai, mewn deunyddiau eraill, hyrwyddo cyrydiad neu ocsidiad.
Yn bwysicaf oll, nid oes gan PTFE unrhyw fecanwaith ocsideiddio. Mae'r bondiau fflworin carbon-yn sefydlog yn erbyn ocsigen ac anwedd dŵr ar bob tymheredd o dan 260 gradd . Nid yw amlygiad i aer poeth, llaith-am unrhyw hyd, am unrhyw nifer o gylchredau-yn achosi unrhyw newid cemegol i'r polymer. Mae'r 200-500 o gylchredau draenio y flwyddyn yn gemegol anweledig i PTFE.
Y Canlyniad Ymarferol ar gyfer Gweithrediadau Proses
Mae imiwnedd PTFE i ddifrod draenio thermol yn darparu hyblygrwydd gweithredol. Gellir draenio'r broses ar unrhyw dymheredd heb bryder am ddifrod cyfnewidydd gwres. Nid oes angen oeri rheoledig-i lawr cyn draenio-cam sy'n ychwanegu amser cylch ac yn lleihau cynhyrchiant mewn systemau â chyfarpar carbid silicon.
Os yw'r broses yn ei gwneud yn ofynnol i'r tanc gael ei agor i'w lanhau neu ei archwilio tra bod y cyfnewidydd yn dal i fod yn boeth-arfer cyffredin i leihau amser troi-Mae PTFE yn goddef y datguddiad sydyn heb y risg o dorri asgwrn sioc thermol y byddai carbid silicon yn ei wynebu.
Crynodeb
Mae cyfnewidwyr gwres PTFE yn cael eu ffafrio yn hytrach na charbid silicon mewn prosesau sy'n draenio thermol yn aml oherwydd nad oes gan PTFE fecanwaith ocsideiddio mewn aer llaith poeth, dim tueddiad i sioc thermol o'r traeniad dros dro, ac nid oes unrhyw ddifrod cronedig o feicio dro ar ôl tro. Mae'r 15+ bywyd gwasanaeth blwyddyn yn erbyn 3-8 mlynedd ar gyfer carbid silicon yn y gwasanaeth hwn, ynghyd â'r hyblygrwydd gweithredol i ddraenio ar unrhyw dymheredd, yn golygu mai PTFE yw'r dewis risg is ar gyfer prosesau cemegol swp gyda chylchoedd draenio aml.
Mae cymorth peirianneg ar gyfer manyleb cyfnewidydd gwres PTFE mewn cymwysiadau draenio thermol ar gael ar ôl cyflwyno cemeg hylif proses, tymheredd draenio, amlder beicio, ac unrhyw hanes o ddifrod i offer yn ystod gweithrediadau draenio.
