דרוש מפעל כימי להחלפת דוד טבילה PTFE באמבט 25% נתרן הידרוקסיד ב-85 מעלות. המחמם הקיים נכשל לאחר חמישה חודשי שירות בלבד-ה-PTFE עלה שלפוחיות ונסדק לאורך כל החלק המחומם. צוות התחזוקה של המפעל חשד כי תנור החימום אינו מגודל לתפקיד ופועל בצפיפות וואט גבוהה מדי.
קאוסטיקה מרוכזת חמה היא אחת הכימיות התובעניות ביותר עבור מחממי טבילה PTFE. בריכוז של 85 מעלות ו-25%, הקוסטיק תוקף את פני הפולימר באמצעות דה-פלואור. קצב ההתקפה תלוי בטמפרטורת פני השטח. למחמם הפועל בצפיפות וואט גבוהה יש טמפרטורת פני השטח גבוהה יותר ומתכלה מהר יותר.
מדוע 25% קאוסטית ב-85 מעלות דורש שטח פנים גדול
צפיפות הוואט הבטוחה עבור מחמם טבילה PTFE ב-25% קאוסטית ב-85 מעלות היא 0.6-0.8 W/cm². מעל טווח זה, טמפרטורת פני השטח עולה על הגבול הבטוח עבור הפולימר, וקצב הפילואור מואץ.
צפיפות הוואטים הנמוכה פירושה שנדרש שטח פנים גדול עבור כל הספק נתון. עבור חובה של 5 קילוואט ב-0.7 ואט/ס"מ, שטח הפנים הנדרש הוא 7,143 ס"מ. מחמם-חד צדדי עם טביעת רגל של 500 מ"מ × 700 מ"מ מספק 3,500 ס"מ²-רק חצי מהשטח הנדרש. מחמם דו-צדדי- מספק 7,000 ס"מ, וזה קרוב לדרישה.
| הספק | צפיפות וואט בטוחה | שטח פנים נדרש | טביעת רגל חד צדדית{{0} | טביעת רגל דו-צדדית{{0} |
|---|---|---|---|---|
| 3 קילוואט | 0.7 W/cm² | 4,286 ס"מ רבוע | 500 × 857 מ"מ | 500 × 429 מ"מ |
| 4 קילוואט | 0.7 W/cm² | 5,714 ס"מ רבוע | 500 × 1,143 מ"מ | 500 × 571 מ"מ |
| 5 קילוואט | 0.7 W/cm² | 7,143 ס"מ רבוע | 600 × 1,190 מ"מ | 600 × 595 מ"מ |
| 6 קילוואט | 0.7 W/cm² | 8,571 ס"מ רבוע | 600 × 1,429 מ"מ | 600 × 714 מ"מ |
| 8 קילוואט | 0.7 W/cm² | 11,429 ס"מ רבוע | 800 × 1,429 מ"מ | 800 × 714 מ"מ |
דרישות שטח פנים וטביעת רגל עבור 25% קאוסטיקה ב-85 מעלות
תקרת הטמפרטורה עבור שירות קאוסטיק
טמפרטורת פני השטח היא המשתנה השולט. עבור 25% קאוסטית בתפזורת של 85 מעלות, טמפרטורת פני השטח לא תעלה על 95-100 מעלות. מעל טווח זה, קצב הפילואורינציה מואץ, וה-PTFE מתכלה במהירות.
כדי לשמור על טמפרטורת פני השטח מתחת ל-100 מעלות, יש להגביל את צפיפות הוואט ל-0.6-0.8 W/cm² באמבטיות נסערות במידה. באזורי זרימה נמוכה-, הגבול יורד ל-0.5-0.6 W/cm².
חישוב שטח הפנים הנדרש
דרישת שטח הפנים תלויה בהספק ובצפיפות הוואט. עבור חובה של 5 קילוואט ב-0.7 ואט/ס"מ, שטח הפנים הנדרש הוא 7,143 ס"מ. דוד דו-צדדי-עם טביעת רגל של 600 מ"מ × 595 מ"מ מספק 7,140 ס"מ²-בדיוק.
אם המיכל אינו יכול להכיל תנור חימום דו-צדדי בגודל 600 × 595 מ"מ-, מספר מחממים קטנים יותר המפוזרים סביב המיכל יכולים לספק את שטח הפנים הנדרש תוך שמירה על צפיפות וואט נמוכה.
שלבי מפרט מעשי עבור שירות קאוסטיק חם
התחל עם הריכוז והטמפרטורה הקוסטי. ריכוזים וטמפרטורות גבוהים יותר דורשים צפיפות וואט נמוכה יותר. עבור 25% קאוסטיים ב-85 מעלות, צפיפות הוואט לא תעלה על 0.7 W/cm².
בחר את צפיפות הוואט מתנאי הזרימה בפועל במיקום המחמם. באמבטיה נסערת בינונית, 0.7 W/cm² מתאים. באזור זרימה- נמוך, הורד ל-0.5-0.6 W/cm².
חשב את שטח הפנים הנדרש מהוואט וצפיפות הוואט. שירות של 5 קילוואט ב-0.7 ואט/סמ"ר דורש 7,143 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-100 מעלות. אם טמפרטורת פני השטח המחושבת חורגת מגבול זה, הפחיתו עוד יותר את צפיפות הוואטים או שפר את הזרימה במשטח המחמם.
| ריכוז קאוסטי | טֶמפֶּרָטוּרָה | צפיפות וואט בטוחה | שטח פנים עבור 5 קילוואט | חיי שירות צפויים |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 מעלות | 1.2-1.5 W/cm² | 3,333–4,167 ס"מ רבוע | 4-6 שנים |
| 15% | 70 מעלות | 1.0–1.2 W/cm² | 4,167–5,000 ס"מ רבוע | 2-4 שנים |
| 20% | 80 מעלות | 0.8–1.0 W/cm² | 5,000–6,250 ס"מ רבוע | 18-30 חודשים |
| 25% | 85 מעלות | 0.6–0.8 W/cm² | 6,250–8,333 ס"מ רבוע | 12-24 חודשים |
| 30% | 90 מעלות | 0.5–0.7 W/cm² | 7,143–10,000 ס"מ רבוע | 8-18 חודשים |
דרישות צפיפות וואט בטוחות ושטח פנים לשירות קאוסטי
כאשר תנורי חימום סטנדרטיים אינם יכולים לספק את שטח הפנים הדרוש
מיכלים קאוסטיים מרוכזים חמים עם דרישות הספק גבוה ומרחב היקפי מוגבל לרוב אינם יכולים להכיל מחממי טבילה סטנדרטיים מסוג PTFE בצפיפות הוואט הנמוכה שהכימיה דורשת. תצורת מחמם טבילה PTFE מותאמת אישית עם שטח פנים גדול, צפיפות וואט נמוכה ומיקום מותאם- של זרימה מטפלת בגורם השורש למחסור בשטח הפנים. תהליך המפרט דורש את הריכוז הקוסטי, טמפרטורת הפעולה, ממדי המיכל, תנאי הזרימה והספק הנדרש. עבור מתקנים עם אמבטיות קאוסטיות חמות, גישה ספציפית ליישום-מפחיתה את השפלת הציפוי ומאריכה את חיי השירות של המחמם.
