یک کارخانه شیمیایی دو بخاری غوطه وری PTFE را برای مخازن یکسان سفارش داد. یکی دارای غلاف PTFE 1.5 میلی متری بود. دیگری غلاف 2.5 میلی متری داشت. هر دو برای وات و ولتاژ یکسان رتبه بندی شدند. بعد از هجده ماه، بخاری غلاف نازک-هنوز عملکرد خوبی داشت. بخاری ضخیم-روکش دار از کار افتاده بود-نه به دلیل نفوذ، بلکه به دلیل گرمای بیش از حد موضعی. غلاف ضخیم‌تر مقاومت حرارتی کافی برای فشار دادن دمای سطح به محدوده تخریب اضافه کرده بود.
ضخامت غلاف یکی از مهم ترین تصمیمات در مشخصات بخاری غوطه وری PTFE و یکی از کمترین درک است. غلاف ضخیم تر مسیر نفوذ طولانی تری و دوام مکانیکی بهتری را فراهم می کند. اما مقاومت حرارتی را نیز اضافه می کند و دمای سطح را برای هر چگالی وات معینی افزایش می دهد. چگالی وات ایمن به ضخامت غلاف بستگی دارد.
مقاومت حرارتی غلاف PTFE
گرما باید قبل از رسیدن به سیال فرآیند از غلاف PTFE عبور کند. مقاومت حرارتی غلاف با ضخامت آن متناسب و با هدایت حرارتی آن نسبت معکوس دارد. برای PTFE در 0.25 W/m·K، یک غلاف 1.5 میلی متری تقریباً 6 درجه کاهش دما در 1.0 W/cm² اضافه می کند. یک غلاف 2.5 میلی متری تقریباً 10 درجه اضافه می کند. یک غلاف 3.5 میلی متری تقریباً 14 درجه اضافه می کند.
این افت دما به افت همرفتی در سطح و افت های داخلی در سراسر پرکننده و غلاف فلزی اضافه می شود. سطح کل-به-شکاف توده، دمای عملیاتی واقعی پلیمر را تعیین می‌کند.
| ضخامت غلاف | مقاومت حرارتی | سطح ΔT در 1.0 W/cm² | سطح ΔT در 1.5 W/cm² | مسیر نفوذ نسبی |
|---|---|---|---|---|
| 1.0 میلی متر | کم | 4 درجه | 6 درجه | کوتاه |
| 1.5 میلی متر | متوسط | 6 درجه | 9 درجه | متوسط |
| 2.0 میلی متر | متوسط – زیاد | 8 درجه | 12 درجه | طولانی |
| 2.5 میلی متر | بالا | 10 درجه | 15 درجه | طولانی تر |
| 3.0 میلی متر | خیلی بالا | 12 درجه | 18 درجه | طولانی ترین |
مقاومت حرارتی و مسیر نفوذ برای ضخامت های غلاف PTFE معمولی
چرا با افزایش ضخامت غلاف، چگالی وات ایمن کاهش می یابد؟
چگالی وات ایمن چگالی واتی است که دمای سطح را در محدوده ایمن برای پلیمر نگه می دارد. با افزایش ضخامت غلاف، مقاومت حرارتی افزایش می یابد، بنابراین دمای سطح برای هر چگالی وات معین افزایش می یابد. برای حفظ دمای سطح در محدوده ایمن، چگالی وات باید کاهش یابد.
برای غلاف 1.5 میلی متری در حمام 60 درجه، چگالی وات 1.4 W/cm² ممکن است دمای سطح را زیر 100 درجه نگه دارد. برای یک غلاف 2.5 میلی متری در همان حمام، چگالی وات ایمن به 1.0-1.2 W/cm² کاهش می یابد. غلاف ضخیم تر به چگالی وات کمتری برای رسیدن به دمای سطح یکسان نیاز دارد.
| ضخامت غلاف | حداکثر چگالی وات برای سطح<100°C | حداکثر چگالی وات برای سطح<110°C | حداکثر چگالی وات برای سطح<120°C |
|---|---|---|---|
| 1.0 میلی متر | 1.8 وات بر سانتی متر مربع | 2.0 وات بر سانتی متر مربع | 2.2 وات بر سانتی متر مربع |
| 1.5 میلی متر | 1.4 وات بر سانتی متر مربع | 1.6 وات بر سانتی متر مربع | 1.8 وات بر سانتی متر مربع |
| 2.0 میلی متر | 1.2 وات بر سانتی متر مربع | 1.4 وات بر سانتی متر مربع | 1.6 وات بر سانتی متر مربع |
| 2.5 میلی متر | 1.0 وات بر سانتی متر مربع | 1.2 وات بر سانتی متر مربع | 1.4 وات بر سانتی متر مربع |
| 3.0 میلی متر | 0.8 وات بر سانتی متر مربع | 1.0 وات بر سانتی متر مربع | 1.2 وات بر سانتی متر مربع |
حداکثر چگالی وات برای ضخامت های مختلف غلاف و محدودیت دمای سطح
مبادله-بین دوام و انتقال حرارت
غلاف ضخیم تر دوام مکانیکی بهتر و مسیر نفوذ طولانی تری را فراهم می کند. اما همچنین به چگالی وات کمتری نیاز دارد، که به معنای سطح بیشتر برای همان وات است. بخاری بزرگتر و گرانتر می شود.
ضخامت غلاف بهینه بستگی به کاربرد دارد. برای خدمات ملایم، یک غلاف نازک (1.0-1.5 میلی متر) دوام کافی را فراهم می کند و تراکم وات بالاتری را امکان پذیر می کند. برای سرویس های تهاجمی، یک غلاف ضخیم تر (2.0-3.0 میلی متر) مقاومت شیمیایی بهتری ایجاد می کند اما به چگالی وات کمتر و بخاری بزرگتر نیاز دارد.
| وضعیت خدمات | ضخامت غلاف توصیه شده | حداکثر چگالی وات | اندازه نسبی بخاری |
|---|---|---|---|
| خفیف،<60°C, clean fluids | 1.0-1.5 میلی متر | 1.4-1.8 W/cm² | فشرده |
| متوسط، 60-70 درجه | 1.5-2.0 میلی متر | 1.2-1.4 W/cm² | متوسط |
| تهاجمی، 70-80 درجه | 2.0-2.5 میلی متر | 1.0-1.2 W/cm² | بزرگتر |
| بسیار تهاجمی، 80-90 درجه | 2.5-3.0 میلی متر | 0.8-1.0 W/cm² | بزرگترین |
| سرویس HF یا{0}}دمای بالا | 3.0 میلی متر + | 0.6-0.8 W/cm² | خیلی بزرگه |
ضخامت غلاف و چگالی وات توصیه شده بر اساس شرایط سرویس
تطبیق ضخامت غلاف با چگالی وات
ضخامت غلاف و چگالی وات باید با هم انتخاب شوند. یک غلاف ضخیم با چگالی وات بالا دمای سطح غیر قابل قبولی را ایجاد می کند. یک غلاف نازک با چگالی وات کم از نظر حرارتی کارآمد است اما ممکن است در شیمی تهاجمی مقاومت کافی در برابر نفوذ ایجاد نکند.
روش عملی این است که ابتدا ضخامت غلاف را بر اساس شیمی و دما انتخاب کنید، سپس چگالی وات را انتخاب کنید که دمای سطح را در محدوده ایمن برای آن ضخامت نگه دارد. یک غلاف 2.5 میلی‌متری در 1.0 وات بر سانتی‌متر مربع ممکن است در همان دمای سطحی غلاف 1.5 میلی‌متری با 1.4 وات بر سانتی‌متر مربع کار کند، اما غلاف ضخیم‌تر مقاومت در برابر نفوذ و دوام مکانیکی بهتری را ایجاد می‌کند.
زمانی که ضخامت استاندارد کافی نیست
برخی از کاربردها به ضخامت غلاف یا ترکیبات چگالی وات نیاز دارند که بخاری های استاندارد ارائه نمی دهند. یک مخزن با شیمی بسیار تهاجمی در دمای بالا ممکن است به یک غلاف 3.0 میلی‌متری در 0.8 وات بر سانتی‌متر مربع- نیاز داشته باشد، ترکیبی که به یک سطح بزرگ و یک پیکربندی سفارشی نیاز دارد.
پیکربندی سفارشی بخاری غوطه وری PTFE اجازه می دهد تا ضخامت غلاف و چگالی وات برای کاربرد خاص بهینه شود. فرآیند مشخصات به شیمی حمام، دمای عملیاتی، عوامل خطر مکانیکی و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای امکاناتی با کاربردهای سخت، این رویکرد دوام و انتقال حرارت را با دقت بیشتری نسبت به انتخاب محصول استاندارد متعادل می کند.
22
کدام بخاری غوطه ور PTFE برای مخزن شستشوی عمیق 400 میلی متری مناسب است؟
یک فروشگاه PCB به یک بخاری غوطه ور PTFE جایگزین برای مخزن آبکشی با عمق 400 میلی متر نیاز داشت. این مخزن 900 میلی متر عرض و 1500 میلی متر طول داشت و حجم کاری آن تقریباً 480 لیتر بود. بخاری موجود یک واحد مستقیم استاندارد بود که از بالای خط مایع بیرون زده بود و پس از 11 ماه از کار افتاده بود. تیم تعمیر و نگهداری به بخاری نیاز داشت که با مخزن کم عمق مناسب باشد، غوطه وری کامل را حفظ کند و وات مورد نیاز را با تراکم وات ایمن ارائه دهد.
مخازن کم عمق یک چالش طراحی خاص برای بخاری های غوطه وری PTFE ارائه می کنند. ارتفاع بخاری قابل استفاده محدود است، بنابراین بخاری باید از پیکربندی L-یا U{2}}شکل استفاده کند تا سطح کافی را در چگالی وات کم فراهم کند.
محدودیت عمق غوطه وری
یک مخزن با عمق 400 میلی متر ارتفاع بخاری قابل استفاده 400 میلی متر را فراهم نمی کند. سطح مایع باید به اندازه ای بالا باشد که قطعات کار را بپوشاند و بخاری باید در حداقل سطح مایع کاملاً در زیر آب بماند. در عمل، طول گرم قابل استفاده در یک مخزن با عمق 400 میلی‌متر، 200 تا 280 میلی‌متر است، بسته به تخته فری و نوسان سطح.
یک بخاری مستقیم با طول گرمایش 250 میلی متر طول گرمایش 250 میلی متری را فراهم می کند. برای کارکرد 4 کیلووات با 1.0 وات بر سانتی متر مربع، مساحت سطح مورد نیاز 4000 سانتی متر مربع است. در قطر غلاف 32 میلی متر، مساحت سطح تقریباً 100 سانتی متر مربع در هر 100 میلی متر طول است. طول گرمایش 250 میلی‌متری تنها 250 سانتی‌متر مربع{14}} بسیار کمتر از نیاز است.
| عمق تانک | طول گرم قابل استفاده | سطح در غلاف 32 میلی متر | سطح در غلاف 50 میلی متر | طول گرم مورد نیاز برای 4000 سانتی متر مربع |
|---|---|---|---|---|
| 300 میلی متر | 150-200 میلی متر | 150-200 سانتی متر مربع | 236-314 سانتی متر مربع | 2000-2667 میلی متر |
| 400 میلی متر | 200-280 میلی متر | 200-280 سانتی متر مربع | 314-440 سانتی متر مربع | 1429-2000 میلی متر |
| 500 میلی متر | 300-350 میلی متر | 300-350 سانتی متر مربع | 471-550 سانتی متر مربع | 1143-1333 میلی متر |
| 600 میلی متر | 350-450 میلی متر | 350-450 سانتی متر مربع | 550-707 سانتی متر مربع | 889-1143 میلی متر |
طول گرم شده و مساحت سطح مورد نیاز برای کارکرد 4 کیلووات در 1.0 W/cm²
محلول بخاری L شکل یا U-
یک بخاری غوطه‌وری PTFE به-شکل یا U-، عنصر گرم شده را خم می‌کند تا سطح بیشتری را در یک مخزن کم عمق قرار دهد. یک بخاری L شکل معمولی با یک بخش عمودی 250 میلی‌متر و یک بخش افقی 750 میلی‌متر طول گرمایشی 1000 میلی‌متری دارد-چهار برابر طول یک بخاری مستقیم در همان عمق مخزن.
در قطر غلاف 32 میلی متر، 1000 میلی متر طول گرم شده تقریباً 1000 سانتی متر مربع مساحت سطح را فراهم می کند. این مقدار هنوز کمتر از 4000 سانتی‌متر مربع مورد نیاز برای کارکرد 4 کیلووات در 1.0 وات بر سانتی‌متر مربع است. قطر غلاف بزرگتر یا پیکربندی چند گذر{11} مورد نیاز است.
| پیکربندی بخاری | طول گرم شده | مساحت سطح 32 میلی متر | مساحت سطح 50 میلی متر | مناسب در مخزن 400 میلی متری |
|---|---|---|---|---|
| مستقیم، 250 میلی متر | 250 میلی متر | 250 سانتی متر مربع | 393 سانتی متر مربع | بله، اما مساحت ناکافی است |
| L{0}}شکل، 250 + 750 میلی متر | 1000 میلی متر | 1000 سانتی متر مربع | 1571 سانتی متر مربع | بله |
| U{0}}شکل، 250 + 500 + 250 میلی متر | 1000 میلی متر | 1000 سانتی متر مربع | 1571 سانتی متر مربع | بله |
| چند-گذر، 4 × 250 میلی‌متر | 1000 میلی متر | 1000 سانتی متر مربع | 1571 سانتی متر مربع | بله |
| چند-گذر، 8 × 250 میلی‌متر | 2000 میلی متر | 2000 سانتی متر مربع | 3,142 سانتی متر مربع | تناسب تنگ |
پیکربندی بخاری برای یک مخزن با عمق 400 میلی متر
نصب بخاری در مخزن
بخاری باید بدون انسداد قطعه کار یا جریان در فضای موجود قرار گیرد. در یک مخزن 900 × 1500 میلی متر، بخاری را می توان در امتداد یک دیوار قرار داد و حجم مرکزی را برای قفسه قطعه کار باقی گذاشت. یک بخاری L شکل با یک بخش عمودی 250 میلی متر و یک بخش افقی 750 میلی متر در امتداد دیوار 1500 میلی متری قرار می گیرد.
بخاری باید به گونه ای قرار گیرد که بخش گرم شده به طور کامل در حداقل سطح مایع غوطه ور شود. یک مخزن با عمق 400 میلی متر با سطح مایع 320 میلی متری و تخته آزاد 80 میلی متری 240 میلی متر عمق قابل استفاده را فراهم می کند. بخش گرم کن بخاری باید در 200 میلی متر پایین مخزن قرار گیرد و قسمت بالایی قسمت گرم شده حداقل 40 میلی متر کمتر از حداقل سطح مایع باشد.
یکنواختی جریان و دما
اگر گذرگاه‌ها خیلی نزدیک به هم باشند، یک بخاری L شکل یا چند پاسی در یک مخزن کم عمق می‌تواند سایه‌های جریان ایجاد کند. سیال بین گذرها ممکن است راکد شود و انتقال حرارت را کاهش دهد و نقاط داغ ایجاد کند. فاصله بین گذرها باید حداقل 30 تا 40 میلی متر باشد تا جریان بین آنها وجود داشته باشد.
اگر مخزن دارای پمپ سیرکولاسیون باشد، بخاری باید طوری قرار گیرد که جریان از شکاف های بین گذرها عبور کند. اگر مخزن متکی به همرفت طبیعی است، بخاری باید طوری قرار گیرد که ستون حرارتی در حال افزایش بتواند بدون به دام افتادن خارج شود.
| فاصله عبور | جریان بین گذرها | خطر نقطه داغ | برنامه پیشنهادی |
|---|---|---|---|
| <20 mm | بیچاره | بالا | توصیه نمی شود |
| 20-30 میلی متر | متوسط | متوسط | فقط چگالی وات کم |
| 30-40 میلی متر | خوب | کم | اکثر برنامه ها |
| >40 میلی متر | عالی | خیلی کم | سیالات با چگالی وات بالا یا چسبناک |
فاصله گذرها و تأثیر آن بر جریان و خطر نقطه داغ
وقتی یک بخاری استاندارد نمی تواند مخزن را جا دهد
یک مخزن با عمق 400 میلی‌متر با کارکرد 4 کیلووات در 1.0 وات بر سانتی‌متر مربع به یک بخاری- چند پاس نیاز دارد که خطوط تولید استاندارد ممکن است آن را ارائه ندهند. یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با طراحی L شکل یا چند گذر{6}}، قطر غلاف 50 میلی‌متری و فاصله گذر 30 تا 40 میلی‌متر به علت اصلی محدودیت فضا می‌پردازد. فرآیند مشخصات به ابعاد مخزن، محدوده سطح مایع، وات مورد نیاز، شیمی حمام و شرایط جریان نیاز دارد. برای تأسیسات با مخازن کم عمق، این رویکرد کاربردی{12}}مساحت سطح مورد نیاز را در فضای موجود فراهم می‌کند.
