یک کارخانه مواد شیمیایی یک بخاری غوطه وری PTFE 6 کیلوواتی را با فرسایش پروانه پمپ چرخش و کاهش جریان تقریباً 60 درصدی از دست داد. دمای سیال حجیم در 3 درجه نقطه تنظیم باقی ماند. کنترلر مشکلی ندید. اما دمای سطح بخاری از نقطه ای که سیال موجود در سطح شروع به تبخیر شدن کرد، بالا رفته بود. یک پتوی بخار تشکیل شد، انتقال حرارت فرو ریخت و PTFE ظرف چند ساعت تاول زد و ترک خورد.
پوشش بخار ناگهانی ترین حالت خرابی برای بخاری غوطه وری PTFE است. بر خلاف نفوذ یا خستگی، که در طول ماه ها ایجاد می شود، پتو می تواند بخاری را در یک شیفت از بین ببرد. ماشه تقریباً همیشه افت سرعت جریان در سطح بخاری است-شرایطی که تعیین می‌کند آیا گرما می‌تواند آنقدر سریع بخاری را ترک کند تا زیر نقطه جوش سیال بماند.
چرا پوشش بخار قبل از جوشاندن انبوه رخ می دهد؟
جوش حجیم زمانی اتفاق می افتد که کل سیال به نقطه جوش خود برسد. پوشش بخار در سطح بخاری اتفاق می افتد در حالی که سیال توده بسیار زیر جوش باقی می ماند. مکانیسم ساده است: دمای سطح بخاری همیشه بالاتر از دمای سیال حجیم است. اگر اختلاف به اندازه کافی زیاد باشد، سیال در تماس با بخاری به نقطه جوش خود می رسد، حتی اگر سیال اطراف به آن نرسد.
برای آب 80 درجه، نقطه جوش در فشار اتمسفر 100 درجه است. بخاری که 25 درجه بالاتر از حجم کار می کند در 105 درجه -بالاتر از نقطه جوش محلی قرار می گیرد. حباب های بخار در سطح بخاری تشکیل می شوند. اگر جریان کافی باشد، حباب‌ها جدا می‌شوند و در سیال حجیم خنک‌تر فرو می‌روند. اگر جریان ضعیف باشد، حباب‌ها به یک پوشش بخار تبدیل می‌شوند که بخاری را عایق می‌کند.
پس از تشکیل پتو، انتقال حرارت از بین می رود. دمای سطح بخاری اغلب در عرض چند ثانیه به محدوده تخریب PTFE می رسد. پلیمر نرم می شود، تاول می زند و ترک می خورد. شکست غیر قابل برگشت است.
| سرعت جریان در بخاری | بخاری ΔT در 1.2 W/cm² | دمای بخاری در 80 درجه فله | خطر پتو شدن بخار | حداقل سرعت مطمئن |
|---|---|---|---|---|
| >0.5 m/s | 6-10 درجه | 86–90 درجه | هیچ کدام | - |
| 0.3–0.5 m/s | 10-15 درجه | 90-95 درجه | پایین | کافی است |
| 0.15–0.3 m/s | 15-22 درجه | 95-102 درجه | متوسط | حاشیه ای |
| 0.05–0.15 m/s | 22-35 درجه | 102-115 درجه | بالا | زیر حداقل |
| <0.05 m/s | 35-50 درجه | 115-130 درجه | خیلی بالا | ناامن |
سرعت جریان و خطر پوشش بخار برای بخاری های غوطه وری PTFE در حمام های آبی در دمای 80 درجه
حداقل آستانه سرعت
حداقل سرعت جریان مورد نیاز برای جلوگیری از پوشش بخار به سیال، چگالی وات و دمای توده بستگی دارد. برای حمام های مبتنی بر آب در 60-80 درجه و تراکم وات 1.0-1.5 W/cm²، سرعت سطح بخاری حداقل 0.15 متر بر ثانیه عموماً برای جدا کردن حباب های بخار قبل از به هم پیوستن کافی است.
زیر 0.15 متر بر ثانیه، حاشیه به سرعت باریک می شود. با سرعت 0.1 متر بر ثانیه، فاصله بخاری-تا-تودهی می‌تواند از 25 درجه بیشتر شود و دمای سطح بخاری را از نقطه جوش محلی در حمام‌های بالای 70 درجه بگذراند. در سرعت 0.05 متر بر ثانیه-به طور مؤثر راکد-شکاف می‌تواند از 40 درجه بیشتر شود، و پوشش بخار در حمام‌های بالای 60 درجه آغاز می‌شود.
برای سیالات چسبناک، حداقل سرعت بیشتر است. سیالی با ویسکوزیته سه برابر آب، برای رسیدن به همان ضخامت لایه مرزی، به سرعت تقریباً 1.5 برابر نیاز دارد. برای سولفامات نیکل در 55 درجه، حداقل سرعت برای عملکرد ایمن در 1.2 W/cm² تقریباً 0.25 متر بر ثانیه است.
| نوع سیال | ویسکوزیته در دمای عملیاتی | حداقل سرعت 1.0 W/cm² | حداقل سرعت 1.5 W/cm² |
|---|---|---|---|
| آب | 0.5 mPa·s | 0.10 m/s | 0.15 m/s |
| اسید رقیق | 0.7 mPa·s | 0.12 m/s | 0.18 m/s |
| وات نیکل | 2.0 mPa·s | 0.18 m/s | 0.28 m/s |
| نیکل سولفامات | 3.5 mPa·s | 0.22 m/s | 0.35 m/s |
| نیکل بدون برق | 4.5 mPa·s | 0.25 m/s | 0.40 m/s |
حداقل سرعت جریان برای جلوگیری از پوشش بخار در تاسیسات بخاری غوطه وری PTFE
چرا اندازه‌گیری‌های سطح جریان مخزن{0}}منحرف می‌شود؟
سرعت جریان در سطح بخاری تقریباً همیشه کمتر از سرعت متوسط مخزن{0}}است. لوله‌های اسپرج و ادوکتورها برای حرکت سیال در اطراف قطعات کار قرار می‌گیرند، نه در اطراف بخاری‌ها. بخاری اغلب در گوشه ای، پشت یک راهنما، یا روی دیواری روبروی ورودی قرار می گیرد که در آن سرعت محلی کسری از میانگین حجمی است.
اندازه‌گیری‌های میدانی در مخازن آبکاری به‌طور مداوم سرعت‌های{0}}هیتر را 30 تا 70 درصد کمتر از میانگین مخزن نشان می‌دهند. در مناطق مرده، کاهش می تواند 80-90٪ باشد. مخزن با سرعت اسمی 0.3 متر بر ثانیه ممکن است تنها 0.05-0.1 متر بر ثانیه در سطح بخاری داشته باشد.
به همین دلیل است که نمی‌توان از اندازه‌گیری جریان{0}}سطح مخزن برای تأیید عملکرد ایمن بخاری استفاده کرد. اندازه‌گیری باید در محل بخاری انجام شود، یا بخاری باید در یک منطقه جریان بالا و با حاشیه کافی قرار گیرد.
اقدامات عملی برای حفظ سرعت ایمن
بخاری را در مسیر جریان اصلی قرار دهید. بیشترین سرعت و یکنواخت ترین جریان در مرکز مخزن یا مستقیماً در راستای ورودی گردش رخ می دهد. از گوشه ها، پشت بافل ها و نزدیک سرریز سرریز خودداری کنید.
از یک ادوکتور اختصاصی یا لوله اسپرج که به سمت بخاری هدایت می شود استفاده کنید. نازل ادوکتور کوچکی که در فاصله 150-250 میلی متری بخاری قرار گرفته و در امتداد سطح بخاری قرار گرفته است، سرعت محلی را به 0.3-0.5 متر بر ثانیه افزایش می دهد. این مطمئن ترین روش برای حفظ سرعت ایمن در بخاری است.
یک سوئیچ جریان یا سنسور دیفرانسیل فشار را برای تشخیص از دست دادن گردش خون نصب کنید. یک سوئیچ جریان در خط تخلیه پمپ برق بخاری را قطع می کند اگر جریان از آستانه ایمن کمتر شود. سوئیچ باید مستقل از سیستم کنترل اصلی باشد و نیاز به تنظیم مجدد دستی داشته باشد.
چگالی وات را در مناطق جریان کم- کاهش دهید. اگر بخاری باید در مکانی کار کند که جریان را نمی توان بالای 0.15 متر بر ثانیه نگه داشت، چگالی وات باید کاهش یابد تا دمای سطح بخاری کمتر از نقطه جوش محلی بماند. در مناطق راکد، چگالی وات ایمن 0.6-0.8 W/cm² است.
وقتی بخاری های استاندارد نمی توانند سرعت ایمن را حفظ کنند
مخازن با تجهیزات داخلی پیچیده و گردش خون محدود اغلب نمی توانند سرعت جریان مورد نیاز عملیات ایمن بخاری را فراهم کنند. بخاری که به خوبی در حجم مخزن اصلی کار می کند ممکن است در گوشه یا پشت یک لامپ از جریان خارج شود.
یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با موقعیت بهینه‌شده جریان، یک ادکتور اختصاصی و چگالی وات پایین‌تر به علت اصلی گرسنگی جریان می‌پردازد. فرآیند مشخصات به ابعاد مخزن، طرح گردش خون، موقعیت بخاری، شیمی حمام و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تأسیساتی با مخازن چندگانه، این رویکرد کاربردی{3}}خاص خطر بخار شدن را کاهش می‌دهد و عمر مفید بخاری را افزایش می‌دهد.
