مشخصات گمراه کننده
هدایت حرارتی بر بحث انتخاب مواد مبدل حرارتی غالب است. فولاد ضد زنگ در 16 W/m·K و تیتانیوم با 22 W/m·K به طور قاطعی نسبت به PTFE در 0.25 W/m·K برتری دارند. در ورق مشخصات، فلزات برنده می شوند.
در یک حمام لجنی{0}روی یا آبکاری نیکل، برگه مشخصات کمتر از نیمی از داستان را بیان میکند. پس از شش ماه کارکرد، سطح کویل فلزی با یک لایه سیمانی-از هیدروکسیدهای فلزی و سولفات کلسیم پوشانده می شود. ضریب انتقال حرارت کلی اندازه گیری شده 50٪ یا بیشتر از مقدار تمیز کاهش یافته است. سیم پیچ برای رسوب زدایی شیمیایی نیاز به حذف دارد. تولید متوقف می شود. حمام خنک می شود. چهار ساعت بعد، سیم پیچ تمیز دوباره نصب می شود و چرخه دوباره شروع می شود.
سیم پیچ PTFE در مخزن مجاور، گرد و غبار نازکی از لجن را انباشته کرده است که در طول هم زدن معمولی حمام تا حدی از بین می رود. ضریب انتقال حرارت 8 درصد از مقدار تمیز کاهش یافته است. نیازی به تمیز کردن نیست. تولید ادامه دارد.
عامل رسوب
مقاومت در برابر رسوب به کل مقاومت حرارتی هر مبدل حرارتی می افزاید. ضریب انتقال حرارت کلی معکوس مجموع مقاومتهای فردی است: بخار-فیلم جانبی، دیواره لوله، لایه جانبی فرآیند-و لایه رسوب.
برای یک سیم پیچ فلزی تمیز، مقاومت دیواره لوله ناچیز است. مقدار کلی U- توسط ضریب فیلم سمت فرآیند{2}}تسلط دارد. مقدار U{4}} اولیه زیاد است.
برای یک سیم پیچ فلزی رسوب، مقاومت لایه رسوب بزرگ و غالب است. رسوبات لجن روی فلز دارای چسبندگی قوی از جاذبه الکترواستاتیکی و در هم تنیدگی مکانیکی با زبری سطح هستند. سپرده به طور پیوسته ایجاد می شود. پس از شش ماه، مقاومت رسوبپذیری از مجموع مقاومتهای دیگر فراتر میرود. ارزش کلی U-به شدت کاهش می یابد.
برای سیم پیچ PTFE، مقاومت دیواره لوله حتی زمانی که تمیز باشد قابل توجه است. مقدار U- تمیز کمتر از فلز تمیز است. این جریمه هدایت حرارتی است. اما مقاومت لایه رسوب به آهستگی رشد می کند زیرا لجن ضعیف به سطح PTFE کم انرژی- می چسبد. پس از شش ماه، مقاومت در برابر رسوب کسری از مقاومت در برابر رسوب سیم پیچ فلزی است. مقدار کلی U-کویل PTFE، که کمتر شروع شد، اکنون ممکن است با مقدار U- سیم پیچ فلزی آلوده شده برابر یا بیشتر شود.
جدول 1: عملکرد انتقال حرارت در طول زمان در لجن-حمام مستعد (مقادیر معمول)
| دوره عملیاتی | سیم پیچ فلزی U-مقدار (W/m²·K) | سیم پیچ PTFE U-مقدار (W/m²·K) | مزیت عملکرد موثر |
|---|---|---|---|
| روز 1 (تمیز) | 800 | 280 | فلز +185% |
| ماه 1 | 550 | 270 | فلز +104% |
| ماه 3 | 380 | 255 | فلز +49% |
| ماه 6 | 290 | 240 | فلز +21% |
| ماه 6 (پس از تمیز کردن فلز) | 800 | 240 | فلز +233% (موقت) |
| میانگین بیش از 12 ماه (شامل زمان خرابی تمیز کردن فلز) | 420 | 245 | فلز +71% (پیوسته در مقابل متناوب) |
مقادیر نشاندهنده بر اساس مشاهدات میدانی در آبکاری روی و نیکل. نرخ رسوب واقعی به شیمی حمام، دما، و هم زدن بستگی دارد. تمیز کردن فلزات هر 6 ماه یکبار با 4 ساعت توقف در هر رویداد فرض می شود. PTFE هیچ زمان خرابی تمیز کردن را فرض نمی کند.
عامل خرابی
مقایسه عملکرد حرارتی باید در دسترس بودن را در نظر بگیرد. یک سیم پیچ فلزی که برای تمیز کردن برداشته شده است، حرارت صفر را در طول دوره تمیز کردن ارائه می دهد. حمام خنک می شود. پس از راه اندازی مجدد، انرژی اضافی برای گرم کردن مجدد حمام تا دمای عملیاتی مورد نیاز است. این جریمه انرژی بخشی از هزینه چرخه عمر است.
یک سیم پیچ PTFE که به طور مداوم بدون خاموش شدن تمیز کردن کار می کند، گرمای ورودی ثابتی را ارائه می دهد. جریمه گرم کردن مجدد وجود ندارد. برنامه های تولید برای نگهداری کویل قطع نمی شود. تحویل سالانه موثر-انرژی کل انتقال یافته به فرآیند در طول یک سال-ممکن است به نفع سیم پیچ PTFE باشد، حتی اگر مقدار U{5}}تمیز آنی آن کمتر باشد.
فراتر از عملکرد حرارتی
مقایسه رسوب بیش از انتقال حرارت تاثیر می گذارد. رسوب زدایی سیم پیچ های فلزی باعث تولید اسید زاید خطرناکی می شود که نیاز به دفع دارد. هر چرخه تمیز کردن مقدار کمی از فلز پایه را به همراه ترازو حذف می کند و به تدریج دیواره لوله را نازک می کند. پس از سال ها جرم گیری و رسوب زدایی چرخه ای، سیم پیچ فلزی به دلیل نازک شدن دیواره، نه رسوب گیری، نیاز به تعویض دارد.
کویل های PTFE در برابر حملات شیمیایی ناشی از مواد شیمیایی رسوب زدایی مقاومت می کنند، اما به ندرت نیاز به رسوب زدایی دارند. هنگامی که تمیز کردن ضروری است، سطح بی اثر پاک کننده های تهاجمی را بدون تخریب تحمل می کند. هیچ ماده پایه ای از بین نمی رود. ضخامت دیوار در طول عمر تجهیزات ثابت می ماند.
خلاصه
رسانایی حرارتی تنها عامل تعیین کننده عملکرد مبدل حرارتی در حمام های لجنی-در معرض آبکاری نیست. نرخ رسوب روی سطوح فلزی مزایای حرارتی اولیه را در عرض چند ماه کاهش می دهد. انرژی سطحی کم PTFE چسبندگی لجن را به حداقل می رساند و ضرایب انتقال حرارت را در مدت زمان طولانی بدون خرابی تمیز کردن حفظ می کند.
مقایسه چرخه عمر باید شامل رشد مقاومت در برابر رسوب، فرکانس تمیز کردن، جریمه های انرژی در زمان توقف و هزینه های تمیز کردن شیمیایی باشد. وقتی این فاکتورها لحاظ شوند، مبدلهای حرارتی PTFE اغلب هزینه کل کمتر و عملکرد حرارتی ثابتتری نسبت به معادلهای فلزی در کاربردهای مستعد لجن ارائه میکنند.
تجزیه و تحلیل مهندسی برای مقایسه چرخه عمر PTFE در مقابل مبدل حرارتی فلزی در حمامهای مستعد لجن{1} با ارائه اطلاعات شیمی حمام، دادههای میزان رسوب، فرکانس تمیز کردن فعلی و هزینهها، و وظیفه حرارتی مورد نیاز در دسترس است.
