קו תחריט PCB החליף תנור טבילה PTFE בתחריט קופרי כלוריד לאחר שבעה חודשים בלבד. משטח המחמם הראה בור לאורך תפרי הריתוך ובקו הנוזל. התנגדות הבידוד ירדה ל-12 MΩ. הצריבה הייתה תמיסת כלוריד גבוהה- הפועלת ב-55 מעלות. המחמם צוין ב-1.5 W/cm²-, ערך שעבד היטב בכימיה אחרת אך היה אגרסיבי מדי עבור הסביבה העשירה-כלורידית.
תחריטים עם-כלוריד גבוהים הם בין הכימיקלים התובעניים ביותר עבור מחממי טבילה מסוג PTFE. יוני כלוריד חודרים לסרטי הגנה ומתחילים חריצים על מתכות. הם גם חודרים לפולימרים ומפרקים את הקשר בין הציפוי למצע. השילוב של התקפת כלוריד וטמפרטורה מוגברת מאיץ את הפירוק.
מדוע תחריטי כלוריד דורשים צפיפות וואט נמוכה יותר
יוני כלוריד הם קטנים, ניידים ואגרסיביים. הם חודרים ל-PTFE בקצב התלוי בטמפרטורה ובריכוז. ב-55 מעלות וריכוז כלוריד גבוה, קצב החדירה משמעותי. יוני הכלוריד מגיעים לקו הקשר בין ה-PTFE לנדן המתכת, שם הם יוזמים קורוזיה.
קצב החדירה מופעל תרמית. כל עלייה של 10 מעלות מכפילה בערך את הקצב. למחמם הפועל ב-1.5 ואט/ס"מ טמפרטורת פני השטח גבוהה ב-15-20 מעלות מאשר לאחד ב-1.0 ואט/סמ"ר. הטמפרטורה הגבוהה מאיצה את חדירת הכלוריד ומקצרת את הזמן עד לפריצת הציפוי.
| צפיפות וואט | טמפרטורת פני השטח בנפח של 55 מעלות | קצב חדירת כלוריד | זמן להפרת ציפוי | חיי שירות צפויים |
|---|---|---|---|---|
| 0.6 W/cm² | 65-70 מעלות | נמוך מאוד | >36 חודשים | 4-6 שנים |
| 0.8 W/cm² | 70-75 מעלות | נָמוּך | 24-36 חודשים | 3-5 שנים |
| 1.0 W/cm² | 75-82 מעלות | לְמַתֵן | 12-24 חודשים | 2-3 שנים |
| 1.2 W/cm² | 82-90 מעלות | גָבוֹהַ | 8-14 חודשים | 12-24 חודשים |
| 1.5 W/cm² | 90-100 מעלות | גבוה מאוד | 4-8 חודשים | 6-12 חודשים |
צפיפות וואט והשפעתה על חדירת כלוריד וחיי השירות
תקרת הטמפרטורה עבור שירות כלוריד
טמפרטורת פני השטח היא המשתנה השולט. עבור תחריטים-כלוריים גבוהים בתפזורת של 55 מעלות, טמפרטורת פני השטח לא תעלה על 80-85 מעלות. מעל טווח זה, קצב חדירת הכלוריד מואץ, וה-PTFE מתכלה במהירות.
כדי לשמור על טמפרטורת פני השטח מתחת ל-85 מעלות, צפיפות הוואט חייבת להיות מוגבלת ל-1.0-1.2 W/cm² באמבטיות נסערות במידה. באזורי זרימה נמוכים-, המגבלה יורדת ל-0.8 W/cm².
חישוב שטח הפנים הנדרש
דרישת שטח הפנים תלויה בהספק ובצפיפות הוואט. עבור חובה של 6 קילוואט ב-1.0 ואט/ס"מ, שטח הפנים הנדרש הוא 6,000 ס"מ. מחמם-חד צדדי עם טביעת רגל של 500 מ"מ × 600 מ"מ מספק 3,000 ס"מ²-לא מספיק. תנור חימום דו-צדדי מספק 6,000 ס"מ רבוע, העונה על הדרישה.
אם המיכל אינו יכול להכיל תנור חימום דו-צדדי בגודל 500 × 600 מ"מ-, מספר מחממים קטנים יותר המפוזרים סביב המיכל יכולים לספק את שטח הפנים הנדרש תוך שמירה על צפיפות וואט נמוכה.
| הספק | צפיפות וואט | שטח פנים נדרש | טביעת רגל חד צדדית{{0} | טביעת רגל דו-צדדית{{0} |
|---|---|---|---|---|
| 3 קילוואט | 1.0 W/cm² | 3,000 ס"מ רבוע | 500 × 600 מ"מ | 500 × 300 מ"מ |
| 4 קילוואט | 1.0 W/cm² | 4,000 ס"מ רבוע | 500 × 800 מ"מ | 500 × 400 מ"מ |
| 5 קילוואט | 1.0 W/cm² | 5,000 ס"מ רבוע | 500 × 1,000 מ"מ | 500 × 500 מ"מ |
| 6 קילוואט | 1.0 W/cm² | 6,000 ס"מ רבוע | 600 × 1,000 מ"מ | 600 × 500 מ"מ |
| 8 קילוואט | 1.0 W/cm² | 8,000 ס"מ רבוע | 800 × 1,000 מ"מ | 800 × 500 מ"מ |
דרישות שטח הפנים וטביעת הרגל עבור תחריטים-בכלוריד גבוהים ב-1.0 W/cm²
שלבי מפרט מעשי עבור שירות-כלוריד גבוה
מתחילים עם ריכוז הכלוריד. ריכוזים גבוהים יותר דורשים צפיפות וואט נמוכה יותר. עבור ריכוזים מעל 200 גרם/ליטר, צפיפות הוואט לא תעלה על 1.0 W/cm². עבור ריכוזים מעל 300 גרם/ליטר, הגבול יורד ל-0.8 W/cm².
בחר את צפיפות הוואט מתנאי הזרימה בפועל במיקום המחמם. באמבטיה נסערת בינונית, 1.0 W/cm² מתאים. באזור זרימה נמוך-, הורד ל-0.8 W/cm².
חשב את שטח הפנים הנדרש מהוואט וצפיפות הוואט. חובה של 6 קילוואט ב-1.0 ואט/סמ"ר דורש 6,000 ס"מ. אם מחמם יחיד אינו יכול לספק את השטח הזה בתוך המיכל, שקול מספר מחממים הפזורים סביב ההיקף.
ודא שטמפרטורת פני החימום נשארת מתחת ל-85 מעלות. אם טמפרטורת פני השטח המחושבת חורגת מגבול זה, הפחיתו עוד יותר את צפיפות הוואטים או שפר את הזרימה במשטח המחמם.
כאשר תנורי חימום סטנדרטיים אינם יכולים לעמוד בדרישת צפיפות הוואט
מיכלי תחריט כלוריד גבוהים-עם דרישות הספק גבוהות ומרחב היקפי מוגבל לרוב אינם יכולים להכיל מחממי טבילה סטנדרטיים מסוג PTFE בצפיפות הוואט הנמוכה שהכימיה דורשת. תצורת דוד טבילה מותאמת אישית של PTFE עם שטח פנים גדול, צפיפות וואט נמוכה ומיקום מותאם- של זרימה מטפלת בגורם השורש לאי התאמה בצפיפות וואט. תהליך המפרט דורש את ריכוז הכלוריד, טמפרטורת הפעולה, ממדי המיכל, תנאי הזרימה והספק הנדרש. עבור מתקנים עם חומרי צריכת-כלוריד גבוהים, הגישה הספציפית ליישום-מפחיתה בור ומאריכה את חיי השירות של המחמם.
