A félrevezető specifikáció
A hővezető képesség uralja a hőcserélő anyagválasztási vitáit. A rozsdamentes acél 16 W/m·K és a titán 22 W/m·K mellett döntően jobbnak tűnik, mint a PTFE 0,25 W/m·K mellett. Egy specifikációs lapon a fémek nyernek.
Egy iszapos-horganyzós vagy nikkelezett fürdőben a specifikációs lap a történetnek kevesebb, mint felét mondja el. Hat hónapos működés után a fémtekercs felületét egy cementszerű fém-hidroxid- és kalcium-szulfát-réteggel vonják be. A mért teljes hőátbocsátási tényező legalább 50%-kal csökkent a tiszta értékhez képest. A tekercset kémiai vízkőmentesítéshez el kell távolítani. A termelés leáll. A fürdő lehűl. Négy órával később a tiszta tekercset visszahelyezik, és a ciklus újraindul.
A szomszédos tartályban lévő PTFE tekercs vékony iszapot halmoz fel, amely a normál fürdőkeverés során részben leválik. A hőátbocsátási tényező 8%-kal csökkent a tiszta értékhez képest. Nincs szükség tisztításra. A termelés folytatódik.
A szennyeződési faktor
A szennyeződési ellenállás növeli bármely hőcserélő teljes hőellenállását. A teljes hőátadási tényező az egyéni ellenállások összegének fordítottja: gőz-oldalsó fólia, csőfal, folyamat-oldalsó film és szennyeződési réteg.
Egy tiszta fémtekercsnél a csőfal ellenállása elhanyagolható. A teljes U-értéket a folyamat-oldali film együtthatója uralja. A kezdeti U-érték magas.
Egy szennyezett fémtekercs esetében a szennyeződési réteg ellenállása nagy és domináns. A fémen lévő iszaplerakódások erősen tapadnak az elektrosztatikus vonzás és a felületi érdesség mechanikai összekapcsolódása miatt. A betét folyamatosan növekszik. Hat hónap elteltével a szennyeződési ellenállás meghaladja az összes többi ellenállást együttvéve. A teljes U-érték zuhan.
A PTFE tekercseknél a csőfal ellenállása még tiszta állapotban is jelentős. A tiszta U-érték alacsonyabb, mint a tiszta fém esetében. Ez a hővezetési büntetés. De a szennyeződési réteg ellenállása lassan növekszik, mivel az iszap gyengén tapad az alacsony energiájú PTFE felülethez. Hat hónap elteltével a szennyeződési ellenállás töredéke a fémtekercs szennyeződési ellenállásának. A PTFE tekercs összesített U-értéke, amely alacsonyabban indult, most megegyezhet vagy meghaladhatja a szennyezett fémtekercs U-értékét.
1. táblázat: Időbeli hőátadási teljesítmény iszapban{1}}fekvő fürdőben (tipikus értékek)
| Működési időszak | Fémtekercs U{0}}értéke (W/m²·K) | PTFE tekercs U{0}}értéke (W/m²·K) | Hatékony teljesítményelőny |
|---|---|---|---|
| 1. nap (tiszta) | 800 | 280 | Fém +185% |
| 1. hónap | 550 | 270 | Fém +104% |
| 3. hónap | 380 | 255 | Fém +49% |
| 6. hónap | 290 | 240 | Fém +21% |
| 6. hónap (fémtisztítás után) | 800 | 240 | Fém +233% (ideiglenes) |
| Átlagosan több mint 12 hónap (beleértve a fém tisztítási állásidejét is) | 420 | 245 | Fém +71% (folyamatos vs. szakaszos) |
A cink és nikkelezés terepi megfigyelései alapján szemléltető értékek. A tényleges szennyeződési arány a fürdő kémiájától, hőmérsékletétől és keverésétől függ. Fémtisztítás 6 havonta feltételezve eseményenként 4 óra állásidővel. A PTFE nem feltételez tisztítási állásidőt.
Az állásidő faktor
A hőteljesítmény-összehasonlításnak figyelembe kell vennie a rendelkezésre állást. A tisztításhoz eltávolított fémtekercs nulla hőt szolgáltat a tisztítási időszak alatt. A fürdő lehűl. Újraindításkor további energia szükséges a fürdő üzemi hőmérsékletre történő felmelegítéséhez. Ez az energiabüntetés az életciklus-költség része.
A tisztítási leállások nélkül folyamatosan működő PTFE tekercs egyenletes hőbevitelt biztosít. Nincs újramelegítési büntetés. A gyártási ütemterveket nem szakítják meg a tekercs karbantartása miatt. Az effektív éves hőleadás-a folyamathoz egy év alatt átadott teljes energia-előnyben részesítheti a PTFE tekercset, még akkor is, ha annak pillanatnyi tiszta U-értéke alacsonyabb.
A termikus teljesítményen túl
A szennyeződés összehasonlítása többet érint, mint a hőátadást. A fémtekercsek vegyi vízkőmentesítése során veszélyes hulladék sav keletkezik, amelyet ártalmatlanítani kell. Minden tisztítási ciklus kis mennyiségű nem nemesfémet eltávolít a vízkővel együtt, fokozatosan elvékonyítva a cső falát. Évekig tartó ciklikus vízkőmentesítés és vízkőmentesítés után a fémtekercset a fal elvékonyodása, nem pedig a szennyeződés miatt cserélni kell.
A PTFE tekercsek ellenállnak a vízkőoldó vegyszerek kémiai támadásainak, de ritkán van szükségük vízkőmentesítésre. Ha tisztításra van szükség, az inert felület lebomlás nélkül tolerálja az agresszív tisztítószereket. Alapanyag nem vész el. A falvastagság a berendezés élettartama alatt állandó marad.
Összegzés
A hővezető képesség nem az egyedüli meghatározója a hőcserélő teljesítményének az iszapos{0}}bevonatfürdőkben. A fémfelületek szennyeződési aránya hónapokon belül rontja a kezdeti hőelőnyöket. A PTFE alacsony felületi energiája minimálisra csökkenti az iszap tapadását, és hosszú ideig stabil hőátadási együtthatót tart fenn tisztítási állásidő nélkül.
Az életciklus-összehasonlításnak tartalmaznia kell a szennyeződésekkel szembeni ellenállás növekedését, a tisztítás gyakoriságát, az állásidő energiabüntetését és a vegyszeres tisztítás költségeit. Ha ezeket a tényezőket is figyelembe vesszük, a PTFE-hőcserélők gyakran alacsonyabb összköltséget és egyenletesebb hőteljesítményt biztosítanak, mint a fémek megfelelői az iszapos{1}}alkalmazásokban.
Műszaki elemzés a PTFE és a fém hőcserélők életciklusának összehasonlításához meghatározott iszap{1}}fürdőkben a fürdő kémiájára, a szennyeződési sebességre vonatkozó adatok, az aktuális tisztítási gyakoriság és költségek, valamint a szükséges hőterhelés benyújtásával érhető el.
