خراشهای میکروسکوپی روی سطح بخاری PFA-بهدلیل تمیز کردن معمول با برسهای نایلونی، پدهای ساینده یا حتی دستمالهای کاغذی-میتوانند ضریب انتقال حرارت را تسریع کنند. خراش ها زبری سطح (Ra) را افزایش می دهند، که دینامیک سیال را در رابط مایع پلیمری- تغییر می دهد. برای بیشتر مایعات، سطح ناهموارتر ضریب انتقال حرارت همرفتی (h) را با ایجاد آشفتگی و برهم زدن لایه مرزی حرارتی افزایش می دهد. با این حال، برای PFA، اثر در سرویس مستعد رسوب معکوس میشود. خراش ها ذرات، مقیاس و مواد بیولوژیکی را به دام می اندازند و تشکیل رسوب را تسریع می کنند. رسوب (مقیاس، بیوفیلم یا لایه رسوبکننده) رسانایی حرارتی کمتری (0.2-1.0 W/m·K) نسبت به PFA (0.20 W/m·K) دارد و مقاومت حرارتی را افزایش میدهد. در طی 1000 تا 5000 ساعت، یک سطح خراشیده می تواند رسوبات 2 تا 5× ضخیم تر از سطح صاف ایجاد کند و ضریب انتقال حرارت کلی را 15 تا 30 درصد بیشتر از یک سطح خراشیده در همان محیط کاهش می دهد. خود خراش ها مستقیماً انتقال حرارت را کاهش نمی دهند. رسوباتی که آنها به دام می اندازند.
زبری سطح و شتاب گرفتگی
ضریب انتقال حرارت از یک بخاری PFA به یک سیال h=Nu × k_fluid / D است که در آن Nu عدد ناسلت است. برای یک سطح صاف (Ra < 0.2 میکرومتر)، Nu به رژیم جریان و خواص سیال بستگی دارد. ایجاد خراش (Ra=0.5–2.0 میکرومتر) به دلیل افزایش تلاطم، مقدار Nu را به میزان 5 تا 15 درصد افزایش میدهد، که انتقال حرارت را بهبود میبخشد. با این حال، در خدمات رسوب (آب سخت، رشد بیولوژیکی، یا محلول های کریستالیزه)، خراش ها به عنوان محل هسته و نقاط لنگر عمل می کنند. رسوب کربنات کلسیم ترجیحاً در هنگام خراش رسوب می کند و رسوبات محکمی را تشکیل می دهد که برداشتن آنها سخت تر است. بیوفیلم قویتر به سطوح خراشیده میچسبد زیرا میکروارگانیسمها در شکافها قرار میگیرند. پس از تشکیل رسوب، مقاومت حرارتی آن (t_scale / k_scale) به مقاومت کلی می افزاید. برای یک لایه مقیاس 0.1 میلیمتری با k=0.8 W/m·K، R_scale=0.000125 m²·K/W، معادل افزودن 0.625 میلیمتر PFA (از آنجایی که R_PFA=t/0.20، بنابراین t=R × {{25} × m. محاسبه مجدد: R_scale 0.8=0.000125. برای PFA، t 0.20=0.000025 m=0.025 بسیار ناچیز است 0.5–2.0 میلیمتر، R_scale=0.001/{47}} ضخامت PFA معادل 0.20=0.00025 m=0.25 میلیمتر-معنیدارتر است و زودتر به ۱ میلیمتر میرسد.
اثر واقعی زمان رسیدن به ضخامت مقیاس بحرانی است. یک سطح خراشیده ممکن است در عرض 3 ماه به 1 میلی متر مقیاس برسد. یک سطح صاف 6-9 ماه طول می کشد. بنابراین، ضریب انتقال حرارت بخاری خراشیده با گذشت زمان سریعتر بدتر می شود.
تسریع زوال در خدمات مشترک
| محیط خدمات | وضعیت سطح (Ra، میکرومتر) | زمان تا 0.5 میلی متر مقیاس / رسوب (ساعت) | ضریب انتقال حرارت در مقیاس 0.5 میلی متر (W/m²·K، نسبت به تمیز) | کاهش در مقابل تمیز | کاهش اضافی در مقابل سطح صاف |
|---|---|---|---|---|---|
| آب سخت (300 پی پی ام CaCO3، 70 درجه) | صاف (0.1) | 3,000 | 1,200 | 40% | خط مبنا |
| آب سخت (همان) | خراشیده (0.8) | 1,500 | 1,000 | 50% | 10 درصد اضافه |
| آب سخت (همان) | خراشیده (1.5) | 800 | 850 | 58% | 18 درصد اضافه |
| رشد بیولوژیکی (برج خنک کننده 35 درجه) | صاف (0.1) | 5,000 | 1,500 | 25% | خط مبنا |
| رشد بیولوژیکی | خراشیده (1.0) | 2,000 | 1,200 | 40% | 15 درصد اضافه |
| محلول نمک متبلور (Na2SO4، 50 درجه) | صاف (0.1) | 2,000 | 1,000 | 50% | خط مبنا |
| نمک کریستالیزه | خراشیده (1.0) | 800 | 700 | 65% | 15 درصد اضافه |
| آب تمیز (بدون رسوب) | هر | بدون رسوب | همان (خراشیدگی ساعت را کاهش نمی دهد) | 0% | 0% |
مفاهیم عملی برای روش های تمیز کردن
برای جلوگیری از خراب شدن سریع انتقال حرارت، از ایجاد خراش در حین تمیز کردن خودداری کنید. از مواد نرم استفاده کنید: روکش های لاستیکی سیلیکونی، پارچه های میکروفیبر، یا برس های نایلونی نرم با نوک مویی<0.1 mm diameter. Do not use:
Metal brushes or steel wool (creates deep scratches, >عمق 10 میکرومتر)
پدهای ساینده (اسکاچ-بریت، کاغذ سنباده) - زبری یکنواخت ایجاد میکند
جتهای آب{0} با فشار بالا (میتوانند PFA را فرسایش دهند، به مقاله 72 مراجعه کنید)
سوهان یا چاقوهای بتونه
If the PFA surface already has visible scratches, measure the depth using a profilometer or a simple fingernail test (if a scratch catches your nail, it is >عمق 10 میکرومتر). برای خراش های عمیق، بخاری بیشتر مستعد رسوب است و ممکن است نیاز به تمیز کردن مکرر داشته باشد. اگر خط و خش زیاد است و رسوب مکرر وجود دارد، بخاری را تعویض کنید.
برای بخاریهایی که در سرویس رسوبگیری نیاز به تمیز کردن مکرر دارند، PFA پولیششده یا سطح صاف اکسترود شده را مشخص کنید. برخی از تولیدکنندگان PFA «فوقالعاده-صاف» با Ra <0.1 میکرومتر را ارائه میکنند که با استفاده از قالبهای اکستروژن بسیار صیقلی به دست میآید. حق بیمه (10-15٪) با کاهش فرکانس تمیز کردن و فواصل طولانی تر بین کاهش عملکرد توجیه می شود.
تایید خرابی انتقال حرارت
برای تعیین اینکه آیا خراش ها رسوب را تسریع کرده اند، عملکرد فعلی بخاری را با خط پایه آن مقایسه کنید:
دمای سطح را در توان ثابت و دمای سیال اندازه گیری کنید. افزایش 10 درجه بالاتر از سطح پایه نشان دهنده رسوب قابل توجه است.
زمان رسیدن به نقطه تنظیم را از شروع سرد اندازه گیری کنید. افزایش 20٪ در زمان گرم کردن نشان دهنده کاهش انتقال حرارت است.
سطح را با بزرگنمایی 10× بررسی کنید. اگر رسوب در نواحی خراشیده ضخیم تر از نواحی صاف مجاور باشد، خراشیدگی باعث تسریع رسوب می شود.
اگر خط و خش باعث خراب شدن سریع می شود، سطح را به آرامی با کاغذ سنباده مرطوب 1000 گریت (زیر آب) جلا دهید تا قله های خراش صاف شود. این شکاف ها را بدون حذف مواد قابل توجه کاهش می دهد. سپس یک پروتکل تمیز کردن ملایم تری اتخاذ کنید.
نتیجه گیری: خراش ها رسوب را تسریع می کنند، نه تلفات مستقیم انتقال حرارت
خراش های میکروسکوپی روی سطح بخاری PFA مستقیماً ضریب انتقال حرارت را کاهش نمی دهد. در سرویس تمیز، خط و خش اثر ناچیزی دارد. در سرویس رسوب گیری (آب سخت، رشد بیولوژیکی، محلول های کریستالیزه)، خراش ها رسوبات را به دام می اندازند و تشکیل رسوب را تسریع می کنند و زمان رسیدن به ضخامت رسوب گیری بحرانی را 2-3× کاهش می دهند. ضریب انتقال حرارت سریعتر بدتر می شود زیرا بخاری زودتر بزرگ می شود. برای جلوگیری از خراب شدن سریع، از ابزارهای تمیزکننده نرم استفاده کنید، از مواد ساینده پرهیز کنید، و برای کاربردهای مستعد رسوب-PFA بسیار صاف-رو مشخص کنید. در صورت وجود خط و خش، عملکرد را بیشتر کنترل کنید و قبل از ایجاد رسوب تمیز کنید. خراش به خودی خود دشمن مقیاسی نیست که می گیرد. آن را صاف نگه دارید، تمیز نگه دارید، انتقال حرارت را حفظ کنید.
