אמבטיות כימיות גבוהות-כלוריד יוצרות שילוב קשה של קורוזיה, טמפרטורה מוגברת וחימום חשמלי מתמשך. מחמם שמתפקד היטב בתהליך המבוסס על מים נקיים- יכול לחוות פירוק מהיר הרבה יותר כאשר ריכוז הכלוריד, הטמפרטורה וזמן החשיפה עולים.
עבור ציפוי אלקטרוני וציוד לעיבוד כימי, שאלת המפתח היא לא רק אם PTFE יכול ליצור קשר עם תמיסה המכילה כלוריד-. הנושא החשוב יותר הוא האםעיצוב תנור טבילה PTFE מלאיכול לשמור על עמידות כימית, העברת חום, בידוד חשמלי ויציבות מכנית בתנאי אמבטיה בפועל.
למה חשוב ריכוז כלוריד
תמיסות עשירות-כלורידיות יכולות להיות אגרסיביות מאוד כלפי חומרים מתכתיים קונבנציונליים רבים, במיוחד כאשר הטמפרטורה והריכוז הכימי עולים.
מחמם טבילה PTFE מציב מחסום פלואורפולימר עמיד כימית בין גוף החימום לנוזל התהליך. מבנה זה יכול להיות שימושי כאשר חשיפה ישירה של גופי חימום מתכתיים תיצור סיכוני קורוזיה בלתי מקובלים.
עם זאת, לעולם אין לשפוט תאימות כימית מריכוז כלוריד בלבד. טמפרטורה, pH, מינים מחמצנים, תוספים ומשך החשיפה יכולים כולם להשפיע על הביצועים לטווח ארוך.-
לכן המתכון הכימי בפועל צריך להיות חלק מבחירת המחמם.
כיצד PTFE מגן על גוף החימום
מחמם טבילה טיפוסי מסוג PTFE משתמש באלמנט פנימי המחומם חשמלית המוגן על ידי בנייה מבוססת PTFE-.
גוף החימום ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית. לאחר מכן עובר חום דרך המבנה המגן ואל הנוזל שמסביב.
יחסי העברת החום-הפשוטים הם:
Q=hAAT
כאשר Q מייצג העברת חום, h הוא מקדם העברת החום האפקטיבי-, A הוא אזור החימום האפקטיבי ו-ΔT הוא הפרש הטמפרטורה.
PTFE מספק עמידות כימית חזקה ובידוד חשמלי, אך המוליכות התרמית שלו נמוכה יחסית למתכות רבות. זה הופך את שטח הפנים וחלוקת הכוח לחשובים במיוחד.
מדוע יש לשלוט בצפיפות וואט
עבור אמבטיות כימיות קורוזיביות, פשוט הגדלת כוח המחמם היא לא תמיד הגישה הטובה ביותר.
שטף חום ממוצע של פני השטח יכול להתבטא כך:
q = P/A
כאשר P הוא כוח חימום ו-A הוא אזור חימום פעיל.
מחמם קומפקטי המייצר הספק גבוה על פני משטח קטן יכול ליצור עומס תרמי מקומי גבוה יותר מאשר דוד עם שטח פנים פעיל גדול יותר באותו הספק כולל.
שטף חום נמוך יותר יכול להיות שימושי כאשר התהליך רגיש לטמפרטורה מקומית או למשקעים כימיים.
הערך המתאים תלוי בתמיסה הכימית, במחזור הדם, בטמפרטורה, במבנה התנור ובדרישות התהליך ולא במגבלה אוניברסלית אחת.
אורך המחמם וגיאומטריית המיכל חשובים
אמבטיות כלוריד גבוהות-מותקנות לעתים קרובות במיכלים שבהם זרימת הדם ומרחב ההתקנה מוגבלים.
דוד טבילה קצר מדי עלול לרכז חימום באזור אחד. מחמם ארוך מדי עלול להפריע לקירות המיכל, חלקי העבודה, הצנרת או ציוד פנימי אחר.
עבור מיכלים ארוכים, מספר אזורי חימום הממוקמים כראוי יכולים לספק פיזור חום מבוקר יותר מאשר ריכוז כל העומס במקום אחד.
לכן יש לקבוע את אורך המחמם יחד עם עומק המיכל, מפלס הנוזל, דפוס המחזור ואזור החימום הנדרש.
תנועת נוזלים משפיעה על העברת חום
ריכוז כימי הוא רק חלק אחד מהתכנון התרמי.
אם זרימת הנוזלים סביב מחמם הטבילה PTFE חלשה, שכבת הגבול ליד משטח המחמם יכולה להיות עבה יותר, מה שמפחית את העברת החום האפקטיבית.
זה יכול לגרום לטמפרטורות משטח מקומיות גבוהות יותר גם כאשר טמפרטורת האמבט הממוצעת נראית תקינה.
לכן יש לשקול יחד משאבות סירקולציה, גיאומטריית מיכל, כיוון תנור חימום ומרווחי חימום.
איזו הגנה חשמלית חשובה?
אמבטיה אגרסיבית מבחינה כימית אינה מבטלת את הצורך בהגנה חשמלית קונבנציונלית.
יש לתכנן את מעגל החימום סביב המתח הנקוב, ההספק, הזרם, מערכת הבידוד, סידור ההארקה ושיטת הבקרה.
עבור מחמם התנגדות:
P=VI
ו
I = P/V
לדוגמה, תנור חימום 6 קילוואט להמחשה הפועל ב-230 וולט שואב כ-26.1 A.
יש לבחור את הגנת המעגל בפועל בהתאם למערכת החשמל המלאה, לתקנים החלים, לתנאי ההתקנה ולתכנון הציוד.
רמת נוזל נמוכה היא סיכון נפרד
עמידות כימית PTFE אינה מגנה על תנור טבילה מפני פעולה ללא כיסוי נוזלי הולם.
אם מקטע החימום הפעיל אינו שקוע מספיק, הסרת החום עלולה לרדת בחדות. טמפרטורת פני השטח עלולה לעלות מעבר למצב ההפעלה המיועד.
לכן, התקנה אמינה צריכה לשקול זיהוי מפלס-נוזל, הגנה מפני טמפרטורת יתר ונעילות בקרה היכן שהתהליך דורש זאת.
יש לזהות בבירור את מפלס נוזל ההפעלה המינימלי בציור הציוד.
מה צריך לבדוק לפני ההזמנה?
עבור יישום גבוה של-כלוריד, המפרט הטכני צריך לכלול יותר מהספק של מחמם.
פרמטרים חשובים כוללים:
הרכב כימי
ריכוז כלוריד
טמפרטורת הפעלה
טמפרטורת יעד לאמבטיה
מידות טנק
רמת נוזל מינימלית
אורך מחמם
אזור חימום אקטיבי
מתח מדורג
כוח חימום
שיטת הרכבה
סידור כבלים ומסוף
תנאים אלה מאפשרים להתאים את עיצוב דוד הטבילה PTFE לתהליך בפועל במקום לבחור מתוך דירוג הספק בלבד.
כאשר יש צורך בעיצוב מחמם טבילה מותאם אישית של PTFE
דוד טבילה סטנדרטי מסוג PTFE יכול להתאים למיכלי כימיקלים רגילים יחסית. הנדסה מותאמת אישית הופכת לבעלת ערך רב יותר כאשר ריכוז הכלוריד גבוה, גיאומטריית המיכל יוצאת דופן, רמות הנוזל משתנות, מחזור הדם מוגבל או נדרשת פעולה רציפה.
העיצוב המהימן ביותר מאזןתאימות כימית, שטף חום פני השטח מבוקר, שטח חימום מספיק, זרימת נוזלים, בידוד חשמלי וגיאומטריית התקנה.
עבור אמבטיות כימיות גבוהות-כלוריד, יש לבחור את מחמם הטבילה המתאים מ-PTFE ממצב ההפעלה המלא ולא מתוך שם החומר או הספק בלבד.
