A falvastagság-elengedése
A PTFE hőcserélő csövek 0,5 mm és 2,5 mm közötti falvastagságban kaphatók. A kiválasztás közvetlenül befolyásol két olyan teljesítményjellemzőt, amelyek ellentétes irányba húzódnak.
A vékony falak javítják a hőátadást. A csőfal vezetőképessége arányos a vastagsággal. Egy 0,5 mm-es fal kétszer olyan gyorsan vezeti a hőt, mint egy 1,0 mm-es fal. A fűtési teljesítmény minden wattja kisebb hőmérsékleteséssel éri el a technológiai közeget a cső anyagában.
A vastag falak javítják a mechanikai tartósságot. A PTFE a hőmérséklet emelkedésével kissé meglágyul. 120 fokon az anyag kúszási ellenállása és felszakadási szilárdsága alacsonyabb, mint a környezeti hőmérsékleten. A vastagabb falak kompenzálják, fenntartva a biztonságos üzemi nyomáshatárokat. A vastagabb falak ellenállnak a szerszámütések és a karbantartás során történő kezelés által okozott véletlen sérüléseknek is.
A mérnöki döntés megköveteli ezen versengő igények kiegyensúlyozását az adott működési feltételek mellett.
Hővezetőképesség: A vékony falak esete
A PTFE hővezető képessége körülbelül 0,25 W/m·K, ami nagyjából 60-szor alacsonyabb, mint a rozsdamentes acélé. Ez az alacsony vezetőképesség az anyag elsődleges hőkorlátja. A falvastagság minden millimétere mérhető hőellenállást ad.
A vezetőképes hőátadás a csőfalon keresztül a Fourier-törvény szerint történik. Egy 1,0 mm vastag PTFE falnál 80 fokos belső és külső hőmérséklet-különbséggel a hőáram körülbelül 20 kW/m². A falvastagság 0,5 mm-re csökkentése megduplázza a hőáramot 40 kW/m²-re ugyanazon hőmérséklet-különbség mellett.
A vékony{0}}falú csövek kisebb hőcserélőfelületet tesznek lehetővé ugyanazon hőteljesítmény mellett. Ez csökkenti a tekercs méretét, az anyagköltséget és a tartály térfogatának elmozdulását. Egy 100 kW-os fűtési alkalmazásnál az 1,0 mm és 0,5 mm falvastagság közötti felületi különbség meghaladhatja a 20%-ot.
1. táblázat: A PTFE cső falvastagságának összehasonlítása 120 fokban
| Falvastagság (mm) | Relatív hőátadás | Feltörési nyomás 120 fokon (bar) | Kúszásállóság | Ütésállóság | Ajánlott alkalmazás |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | Kiváló (1,8× alapvonal) | 4-6 | Alacsony | Szegény | Alacsony-nyomású, védett hely |
| 0.8 | Jó (1,4× alapvonal) | 8-12 | Mérsékelt | Igazságos | Általános bevonatfürdők |
| 1.0 | Alapvonal (1,0×) | 12-18 | Jó | Jó | Szabványos ipari szolgáltatás |
| 1.5 | Közepes (0,75×) | 20-28 | Nagyon jó | Nagyon jó | Nagy{0}}nyomású gőz, nehéz kezelhetőség |
| 2.0 | Alacsony (0,6×) | 30-40 | Kiváló | Kiváló | Súlyos mechanikai környezet |
Alapszintű hőátadás 1,0 mm falvastagságnál. Feltörési nyomások 10 mm-es külső átmérőjű csőhöz. Az értékek hozzávetőlegesek a tervezési iránymutatáshoz.
Mechanikai szilárdság megemelt hőmérsékleten
A PTFE 260 fokig megtartja hasznos mechanikai tulajdonságait, de tulajdonságai fokozatosan csökkennek 100 fok felett. 120 fokon a szakítószilárdság a szobahőmérséklet értékének körülbelül 40%-a. A tartós terhelés alatti kúszás mérhetővé válik.
A 3 barg-os gőz eléri a 143 fokot a cső belsejében. A PTFE fal ezen a hőmérsékleten belső nyomásterhelést szenved. A 0,5 mm-es vékony falak éveken át kúszhatnak, fokozatosan tovább vékonyodva. Egy 1,0 mm-es fal biztosít határt a hosszú távú deformáció ellen.
A külső mechanikai terhelések is számítanak. A bemerítés alatt álló csövek érintkezésbe kerülnek a munkadarabokkal, szerszámokkal és tisztítóberendezésekkel. A 0,5 mm-es fal éles ütések hatására könnyen kilyukad. Az 1,0 mm-es fal károsodás nélkül elviseli a rutinszerű kezelést.
A gőzzel fűtött bemerítésre vonatkozó szabványos ajánlás 0,8–1,0 mm falvastagság. Ez a tartomány megfelelő felszakítási nyomáskülönbséget biztosít tipikus gőznyomásoknál, miközben fenntartja az elfogadható hőátadást. Vékonyabb falak használhatók alacsony{5}}nyomású melegvizes rendszerekben, ahol a belső nyomás minimális.
Alkalmazás-Speciális kiválasztási irányelvek
Mérsékelt keveréssel és védett tekercselhelyezésű savas bevonatú fürdők 0,8 mm-es falú csövekhez illeszkednek. A hőátadási előny jelentős, a mechanikai kockázatok pedig kezelhetők.
A kemény krómozott vagy elektromos nikkel fürdők, ahol a tekercseket nehéz munkadarabok ütközhetnek, 1,0-1,2 mm-es falakat tesznek lehetővé. A hőátadási büntetés szerény, a tartósság növekedése pedig jelentős.
A 6 barg feletti nagy-nyomású gőzrendszerekhez 1,2–1,5 mm-es falak szükségesek a megfelelő felszakadási nyomáskülönbséghez hőmérsékleten. A csökkent hőátadást a magasabb gőzhőmérsékletű hajtóerő kompenzálja.
A szivattyúzott áramlású külső héjú-és-csöves hőcserélők vékonyabb falakat használhatnak, mivel kisebb a mechanikai sérülés kockázata, és a belső nyomás az egyetlen jelentős terhelés.
Összegzés
A PTFE cső falvastagságának kiválasztása egyensúlyban tartja a termikus és mechanikai teljesítményt. A 0,5-0,8 mm-es vékony falak maximalizálják a hőátadást és minimálisra csökkentik a felületigényt. Az 1,0-1,5 mm vastag falak repedési nyomáskülönbséget és mechanikai tartósságot biztosítanak magas hőmérsékleten.
A szabványos 0,8-1,0 mm-es fali csövek a legtöbb gőzzel fűtött merülőalkalmazást szolgálják ki, akár 4 barg nyomáson. A vékonyabb vagy vastagabb falak felé történő igazítások az adott gőznyomástól, a mechanikai környezettől és a tekercs helynyomának elfogadható korlátaitól függenek.
A konkrét alkalmazások falvastagságának kiválasztására vonatkozó műszaki ajánlások az üzemi hőmérséklet, a gőz vagy a fűtőközeg nyomása, a tartálykörnyezet leírása és a hőátadási teljesítményre vonatkozó követelmények benyújtásával érhetők el.
