یک کارخانه شیمیایی تخصصی یک علامت غیرعادی را گزارش کرد: یک بخاری غوطه ور PTFE در یک محلول پلیمری چسبناک، در طول اولین ساعت گرما{0}}هر روز صبح، صدای ترق و ترق تند منتشر می کرد. وقتی حمام به نقطه تنظیم رسید، صدا متوقف شد. بخاری به طور مشهودی آسیب ندیده بود و جریان فعلی عادی بود. اما سر و صدا یک علامت هشدار بود-جوش موضعی در سطح بخاری در طول مرحله گرم کردن- رخ می‌داد.
صدای بخار هنگام گرم شدن{0}} یکی از علائم جوشیدن فیلم در سطح PTFE است. دمای سطح بخاری به اندازه ای بالا است که سیال در تماس با آن تبخیر شود، اما بخار نمی تواند به سرعت خارج شود زیرا سیال چسبناک است. حباب های بخار با جدا شدن به شدت فرو می ریزند و صدای ترکیدن ایجاد می کنند.
چرا حمام های چسبناک صدای بخار تولید می کنند؟
در یک سیال با ویسکوزیته کم-مانند آب، حباب های بخار به راحتی جدا می شوند و به سطح می آیند. آنها به آرامی در سیال حجیم سردتر فرو می ریزند. فرآیند صاف است و هیچ نویز ایجاد نمی شود.
در یک سیال چسبناک، لایه مرزی در سطح بخاری ضخیم است. حباب های بخار که در سطح ایجاد می شوند نمی توانند به راحتی جدا شوند زیرا مایع چسبناک در برابر حرکت آنها مقاومت می کند. حباب ها قبل از اینکه آزاد شوند بزرگتر می شوند. هنگامی که آنها در نهایت جدا می شوند، به سرعت فرو می ریزند و فروپاشی موج فشاری ایجاد می کند که به صورت صدای ترکیدن یا ترقه شنیده می شود.
| ویسکوزیته سیال | جدا شدن حباب | اندازه حباب در جدا شدن | انرژی فروپاشی | سطح نویز |
|---|---|---|---|---|
| <10 mPa·s | آسان | کوچک | کم | هیچ کدام |
| 10-100 mPa·s | متوسط | متوسط | متوسط | غش کردن |
| 100-1000 mPa·s | دشوار است | بزرگ | بالا | قابل شنیدن |
| >1000 mPa·s | خیلی سخته | خیلی بزرگه | خیلی بالا | با صدای بلند |
ویسکوزیته و تأثیر آن بر جدا شدن حباب و تولید نویز
چرا Heat{0}}آسیب‌پذیرترین مرحله است
در هنگام گرم شدن{0}}، بخاری با قدرت کامل کار می کند. دمای سطح بالاتر از دمای{2}}در طول عملیات حالت پایدار است زیرا سیال حجیم خنک‌تر است و اختلاف دما بین بخاری و سیال بیشتر است. دمای سطح بالاتر سرعت تشکیل بخار را افزایش می دهد.
سیال همچنین هنگام گرم شدن{0}} ویسکوزتر است. ویسکوزیته اکثر سیالات با افزایش دما کاهش می یابد. محلول پلیمری که 15000 mPa·s در 25 درجه است ممکن است 5000 mPa·s در 60 درجه باشد. در هنگام گرم شدن، سیال نزدیک بخاری خنک‌تر و چسبناک‌تر از نقطه تنظیم است. مایع چسبناک حباب های بخار را به دام می اندازد و صدا بلندتر است.
چرا نویز بخار اهمیت دارد
صدای بخار فقط آزاردهنده نیست. این نشان می دهد که جوش موضعی در سطح بخاری رخ می دهد. جوشیدن یک پوشش بخار ایجاد می کند که سطح را عایق می کند. دمای سطح بالا می‌رود و PTFE سریع‌تر از آنچه در شرایط عادی کار می‌کند تخریب می‌شود.
فروپاشی مکرر حباب های بخار نیز باعث ایجاد فشار مکانیکی بر روی PTFE می شود. امواج فشار ناشی از فروپاشی ها به سطح پلیمر برخورد می کند. با گذشت زمان، استرس می تواند باعث ترک خوردن خستگی و تاول زدن شود.
جلوگیری از صدای بخار در حمام های چسبناک
موثرترین پیشگیری کاهش دمای سطح بخاری زیر نقطه جوش سیال است. این نیاز به کاهش چگالی وات و بهبود جریان در سطح بخاری دارد.
چگالی وات کمتر{2}}0.5-0.8 W/cm²- دمای سطح را 15-25 درجه در مقایسه با 1.0-1.2 W/cm² کاهش می‌دهد. دمای پایین تر، سطح را در بیشتر سیالات چسبناک زیر نقطه جوش نگه می دارد.
جریان بهبود یافته در سطح بخاری-از یک ادوکتور، یک پمپ چرخش یا یک همزن مکانیکی-ضخامت لایه مرزی را کاهش می‌دهد و دمای سطح را کاهش می‌دهد. سرعت محلی 0.3-0.5 متر بر ثانیه برای جلوگیری از صدای بخار در بیشتر سیالات چسبناک کافی است.
| اقدام پیشگیری | تاثیر بر دمای سطح | پیاده سازی |
|---|---|---|
| چگالی وات کمتر، 0.5-0.8 W/cm² | 15-25 درجه پایین تر | طراحی بخاری |
| مربی در بخاری | 20-30 درجه پایین تر | پمپ کوچک یا هوای فشرده |
| حلقه چرخش | 25-35 درجه پایین تر | پمپ و لوله کشی |
| هم زدن مکانیکی | 15-25 درجه پایین تر | همزن یا همزن |
اقدامات پیشگیری از صدای بخار در حمام های چسبناک
وقتی صدای بخار نشان دهنده یک مشکل طراحی است
بخاری که با وجود چگالی وات کم و جریان بهبود یافته صدای بخار منتشر می کند نشان می دهد که طراحی بخاری برای سیال چسبناک مناسب نیست. یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با چگالی وات بسیار کم، مساحت سطح بزرگ، و موقعیت بهینه‌شده جریان- علت اصلی جوش موضعی را برطرف می‌کند. فرآیند مشخصات به ویسکوزیته سیال در دمای کارکرد، نقطه جوش، موقعیت بخاری، شرایط جریان و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تأسیسات دارای سیالات فرآیند چسبناک، این رویکرد خاص{4}}کاربرد صدای بخار را کاهش می‌دهد و عمر مفید بخاری را افزایش می‌دهد.
