Fluss ta 'proċess sħun u korrużiv huwa f'150 grad. PTFE, il-fluworopolimeru klassiku għall-iskambjaturi tas-sħana, huwa kompletament mhux adattat f'din it-temperatura; ikun irattab u jonqos. PFA, il-qarib kimiku mill-qrib tiegħu, huwa perfettament komdu. Iż-żewġ materjali huma iżolaturi superb, u l-kapaċità intrinsika prima tagħhom li jmexxu s-sħana hija kważi identika. Ir-rebħa termali ta 'skambjatur PFA f'150 grad mhix għaliex hija konduttur aħjar, iżda sempliċement minħabba li għadu tubu solidu u b'saħħtu f'dik it-temperatura, li jippermetti dazju ta' skambju tas-sħana li PTFE lanqas biss jista 'jipprova. Nifhmu l-PFA vs PTFE koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana 150 gradparagun jeħtieġ li tħares lil hinn min-numru tal-konduttività termali u tiffoka fuq it-temperatura massima tas-servizz.

Konduttività Termali: Iżolatur Kważi Identiku

Il-konduttività termali kemm tal-PTFE (polytetrafluoroethylene) kif ukoll tal-PFA (perfluoroalkoxy alkane) hija fil-medda ta '0.20-0.25 W/m·K f'temperaturi ta' proċess tipiċi. Dawn il-valuri huma kważi indistingwibbli għal skopijiet ta 'inġinerija. Fl-istess ħxuna tal-ħajt (eż., 1 mm għal tubu ta' dijametru żgħir jew 2 mm għal skambjatur akbar ta' qoxra u tubu), ir-reżistenza termali konduttiva ta' tubu magħmul minn kwalunkwe materjal se tkun essenzjalment l-istess. Għalhekk, il-koeffiċjent ġenerali tat-trasferiment tas-sħana (valur U) ta' skambjatur PFA huwa simili għal dak ta' skambjatur PTFE għal disinn ekwivalenti-jekk jassumi li t-tnejn jitħaddmu fil-limiti ta' temperatura rispettivi tagħhom.

Il-vantaġġ ewlieni u kbir tal-PFA huwa t-temperatura tas-servizz kontinwu ogħla tiegħu ta '260 grad, meta mqabbel mal-limitu prattiku ta' PTFE għal heater ta 'immersjoni jew servizz ta' skambjatur tas-sħana, li huwa bejn wieħed u ieħor 110-120 grad f'ambjenti milwiema (u kemmxejn ogħla f'xi kundizzjonijiet niexfa jew mhux ossidanti). Dan jippermetti li skambjatur PFA jipproċessa fluwidi f'150 grad, bl-użu ta 'differenza fit-temperatura medja logaritmika (LMTD) ħafna akbar għall-istess dazju, li jirriżulta fi skambjatur tas-sħana iżgħar u aktar kost-effettiv. Ir-rebħa mhix fin-numru tal-konduttività, iżda fil-kapaċità tal-materjal li juri għall-ġlieda.

Il-PFA jirbaħ il-battalja termali mhux billi jkun runner aktar mgħaġġel, iżda billi jitħalla fuq il-binarju għal kollox. F'150 grad , PTFE mhuwiex kompetitur-diġa ħalla l-qasam.

Għaliex PTFE Ma Jista 'jintuża f'150 grad fis-Servizz tal-Iskambjatur

Trattib Mekkanika u Creep

PTFE jibda jirtab u jitlef is-saħħa mekkanika 'l fuq minn madwar 110-120 grad f'servizz ta' immersjoni kontinwu. Filwaqt li l-PTFE għandu punt ta 'tidwib teoretiku ta' 327 grad, jgħaddi minn transizzjoni ta 'fażi kristallina f'madwar 19-il grad u ieħor f'madwar 30 grad, u 'l fuq minn 100 grad ir-reġjuni amorfu jsiru dejjem aktar mobbli. Fi skambjatur tas-sħana, fejn it-tubi huma soġġetti għal pressjoni interna, pressjoni esterna, u stress ta 'espansjoni termali, tubi PTFE f'150 grad se jitkaxkru, jiddeformaw, u eventwalment kollass jew jinkisru. Il-materjal juri wkoll koeffiċjent għoli ta 'espansjoni termali (madwar 10 darbiet dak tal-azzar), li jwassal għal sagging eċċessiv ta' tubu u għeja mekkanika f'temperaturi elevati.

Esperjenza Prattika

L-esperjenza fuq il-post u l-linji gwida tal-manifattur ipoġġu l-limitu operattiv kontinwu sikur għal tubi tal-iskambjatur tas-sħana PTFE f'110 grad għall-biċċa l-kbira tas-servizzi akwei korrużivi. Għal eskursjonijiet qosra sa 120 grad, xi disinji jistgħu jkunu aċċettabbli, iżda 150 grad huwa sod barra l-envelop sigur. B'kuntrast, PFA iżomm l-integrità mekkanika u r-reżistenza kimika tiegħu sa 260 grad, mingħajr transizzjonijiet ta 'fażi li jikkawżaw instabbiltà dimensjonali.

Il-Koeffiċjent Ġenerali tat-Trasferiment tas-Sħana (U-Value) f'150 grad

Valur U Simili f'Disinn Ekwivalenti

Għal xenarju ipotetiku fejn PTFE jista 'jgħix f'150 grad, il-valur U ta' skambjatur PFA u skambjatur PTFE b'ġeometrija identika (dijametru tat-tubu, ħxuna tal-ħajt, tqassim tat-tubu, u veloċitajiet tal-fluwidu) ikun kważi l-istess. Ir-reżistenza konduttiva tal-ħajt tat-tubu hija komponent wieħed biss tar-reżistenza termali ġenerali. Il-komponenti l-oħra-konvezzjoni fuq in-naħa tat-tubu, konvezzjoni fuq in-naħa tal-qoxra, u reżistenzi għall-fouling-huma identiċi għall-istess proprjetajiet u veloċitajiet tal-fluwidu. Peress li l-konduttivitajiet termali ta' PTFE u PFA huma prattikament identiċi, il-valur U jvarja b'inqas minn 5 %.

Vantaġġ Prattiku: LMTD Akbar

Minħabba li l-PTFE ma jistax jaħdem f'150 grad, il-paragun prattiku mhuwiex bejn żewġ materjali fl-istess temperatura. Minflok, skambjatur PFA jista 'jintuża biex jiksaħ nixxiegħa ta' 150 grad b', pereżempju, ilma li jkessaħ 30 grad, li jipproduċi LMTD ta 'madwar 80-100 grad. Skambjatur PTFE, limitat għal temperatura tad-dħul tan-naħa sħuna ta' 110 grad, ikollu LMTD ta' 40–50 grad biss għall-istess ilma li jkessaħ. Biex tittrasferixxi l-istess dazju tas-sħana, l-iskambjatur tal-PTFE ikun jeħtieġ bejn wieħed u ieħor id-doppju tal-erja tal-wiċċ-jekk ikun jista' jaħdem. Fir-realtà, l-għażla PTFE hija sempliċement mhux disponibbli għal tali temperatura għolja.

Linji Gwida Prattiċi tal-Għażla

Konklużjoni: Is-sopravivenza bħala l-Fattur Decidenti

It-tqabbil bejn PFA u skambjatur PTFE f'temperaturi għoljin huwa kwistjoni sempliċi ta 'sopravivenza, mhux ta' prestazzjoni termali mhux maħduma. F'150 grad, PTFE jirtab, jitkaxkar, u jfalli, filwaqt li PFA jibqa 'b'saħħtu, stabbli u kimikament inert. Il-koeffiċjenti ġenerali tat-trasferiment tas-sħana taż-żewġ materjali huma kważi identiċi fl-istess ħxuna tal-ħajt, iżda dak il-fatt huwa irrilevanti minħabba li PTFE ma jistax jintuża f'dik it-temperatura. PFA huwa ċ-champion termali sempliċement għax jista 'jieħu s-sħana. L-aħjar materjal huwa dak li għadu wieqaf fit-temperatura tal-proċess, u għal nixxiegħa korrużiva ta '150 grad, PFA huwa dak il-materjal.