A termikus vízelvezetés állapota
Bizonyos kémiai folyamatok megkövetelik, hogy a hőcserélőt még forrón le kell engedni a folyamatfolyadékból. Egy reaktor kiüríthető a tételek között. Az oldatváltáshoz egy bevonótartályt le lehet szivattyúzni. A pillanatokkal korábban 80-120 fokos folyadékba merített hőcserélő hirtelen környezeti levegőnek van kitéve. A cső felülete, még a folyamat hőmérsékletén vagy annak közelében, érintkezik az oxigénnel, a légköri nedvességgel és esetleg vegyi gőzökkel a leeresztett tartályból.
Ez az állapot -forró, leeresztett, levegőnek kitett-minden adagolási ciklusban megismétlődik. Egy év alatt a hőcserélő 200{5}}500 ilyen hőleürítési eseményt tapasztalhat. A ciklusok között a hőcserélő újra meríthető más hőmérsékletű technológiai folyadékba, hősokk-komponens hozzáadásával.
A szilícium-karbid és a PTFE egyaránt ellenáll a technológiai kémiának. A hőelvezetési állapotra adott válaszuk alapvetően különbözik a rideg kerámia és a viszkoelasztikus polimer közötti különbség miatt.
A szilícium-karbid oxidációs mechanizmusa
A szilícium-karbid ellenáll az oxidációnak magas hőmérsékleten, mivel védő szilícium-dioxid (SiO₂) réteg képződik a felületen. Száraz levegőn ez a réteg körülbelül 1200 fokig stabil és véd. Nedves levegőben, -amely a nemrégiben leürített technológiai tartály állapota,{5}}a védőréteg kevésbé stabil. A vízgőz reakcióba lép a szilícium-dioxiddal, illékony szilícium-hidroxid formákat hozva létre, fokozatosan felemésztve a védőréteget.
Az oxidáció sebessége a kémiai feldolgozás hőmérsékletén (80-200 fok) rendkívül lassú. A probléma nem a tömeges oxidáció, hanem a felületi hibák helyi támadása. A mikroszkopikus karcolás, a szemcsehatár vagy a gyártásból származó maradék porozitású régió biztosítja az oxigén és a nedvesség behatolását a felület alá. Több száz termikus leeresztési ciklus alatt a lokalizált támadás gödörré nőhet.
Ezen túlmenően, az átmenet a merülésről a víztelenítésre termikus tranziens. A szabaddá tett csőfelület konvekcióval lehűl a környezeti levegőbe és sugárzás hatására a tartály falaira. A hűtési sebesség, bár nem olyan erős, mint a víz kioltása, termikus gradienseket hoz létre a kerámiában. Mérsékelt hősokkállóságú anyag esetén az ismételt gradiens feszültség továbbterjedhet a meglévő mikro-repedések.
| Termikus leeresztési paraméter | Szilícium-karbid | PTFE |
|---|---|---|
| Oxidációs mechanizmus nedves levegőben | SiO2 képződés; lehetséges lokalizált támadás a hibáknál | Nincs (a C-F-kötések stabilak) |
| Termikus gradiens leeresztés közben | Mérsékelt (léghűtés) | Minimális (viszkoelasztikus elhelyezés) |
| A hősokk okozta károk felhalmozódása | Lehetséges (mikro{0}}repedés terjedése) | Egyik sem |
| Nedvesség felszívódása víztelenítés alatt | Nincs (kerámia) | Nincs (hidrofób) |
| Vegyi gőz expozíció leürítés közben | Ellenálló (inert kerámia) | Ellenálló (inert polimer) |
| Ciklusok a meghibásodásig a leeresztéstől | 1000-5000 (hibafüggő) | >50 000 (nincs ismert határ) |
| Élettartam szakaszos hőleeresztésben (év) | 3-8 | 15+ |
A PTFE reakciója a termikus vízelvezetésre
A PTFE másként éli meg a termikus vízelvezetési ciklust. Amikor a folyadék kifolyik, és a csövet forró, nedves levegő éri, a PTFE felületi hőmérséklete fokozatosan változik. A PTFE alacsony hővezető képessége mérsékli a hűtési sebességet,{2}}a csőfal hőmérséklete zökkenőmentesen változik, ahelyett, hogy hirtelen lehűlést tapasztalna. Nem alakul ki hősokk-feszültség.
A hidrofób PTFE felület nem tartja vissza a nedvességet. A vízcseppek gyöngyöznek és elgurulnak. A felület gyorsan szárad. Nincs hosszan tartó érintkezés a lecsapódott nedvességgel, amely más anyagokban korróziót vagy oxidációt okozhat.
A legfontosabb, hogy a PTFE-nek nincs oxidációs mechanizmusa. A szén-fluor kötések stabilak az oxigénnel és a vízgőzzel szemben, minden 260 fok alatti hőmérsékleten. A forró, nedves levegőnek való kitettség-bármilyen ideig, bármennyi cikluson keresztül-nem okoz kémiai változást a polimerben. Az évi 200-500 víztelenítési ciklus kémiailag láthatatlan a PTFE számára.
A folyamatműveletek gyakorlati következményei
A PTFE hőelvezetési sérülésekkel szembeni ellenálló képessége működési rugalmasságot biztosít. A folyamat bármilyen hőmérsékleten leereszthető anélkül, hogy a hőcserélő károsodásától kellene tartani. Nincs szükség ellenőrzött lehűtésre-a víztelenítés előtt,-ez a lépés megnöveli a ciklusidőt és csökkenti a termelékenységet a szilícium-karbiddal{4}}felszerelt rendszerekben.
Ha a folyamat során a tartályt tisztítás vagy ellenőrzés céljából ki kell nyitni, miközben a hőcserélő még forró-egy általános gyakorlat az átfutási idő minimalizálására-A PTFE elviseli a hirtelen expozíciót anélkül, hogy a szilícium-karbid hősokktörés veszélye állna fenn.
Összegzés
A PTFE hőcserélőket előnyben részesítik a szilícium-karbiddal szemben a gyakori hőleeresztéssel járó eljárásokban, mivel a PTFE-nek nincs oxidációs mechanizmusa forró nedves levegőben, nem érzékeny a leeresztő tranziens miatti hősokkra, és nem okoz felhalmozódott károsodást az ismételt ciklusok miatt. Az ebben a szolgáltatásban használt szilícium-karbid 15+ éves élettartama a 3-8 évhez képest, valamint a működési rugalmasság bármilyen hőmérsékleten történő leeresztéshez, a PTFE-t az alacsonyabb kockázatú választássá teszi a gyakori ürítési ciklusokkal járó szakaszos vegyi eljárásokhoz.
Műszaki támogatás a PTFE hőcserélő specifikációjához a termikus leeresztési alkalmazásokban a folyamatfolyadék kémiájának, a leeresztési hőmérsékletnek, a ciklus gyakoriságának és a leeresztési műveletek során bekövetkezett bármilyen korábbi berendezéskárosodásnak a benyújtásával érhető el.
