Задача поочередной уборки
Промышленные мойки деталей и системы очистки-на месте-чередуют кислотные и щелочные чистящие растворы. Типичный цикл: 15% соляная кислота при 60 градусах в течение 20 минут, промывка водой, 10% гидроксид натрия при 70 градусах в течение 20 минут, промывка водой, повторение. Теплообменник испытывает колебания температуры на 10 градусов при каждом химическом переходе, а также химическое воздействие обоих крайних значений pH.
Эмалированный чугун (чугун с эмалированной-футерацией) уже несколько десятилетий используется в оборудовании для химической очистки. Стеклянная облицовка обеспечивает химическую стойкость. Чугун обеспечивает прочность и низкую стоимость. Слабым местом является связь стекла-железа. Дифференциальное тепловое расширение между стеклом (3-6 × 10⁻⁶/градус) и чугуном (10-12 × 10⁻⁶/градус) создает напряжение сдвига на границе раздела во время каждого термического цикла. За сотни циклов стекло может отколоться от железа, подвергая подложку быстрой коррозии.
У ПТФЭ нет интерфейса, который может привести к сбою. Гомогенный полимер компенсирует тепловое расширение за счет вязкоупругой релаксации.
Режим разрушения от отслаивания
В эмалированном чугуне стеклянная облицовка испытывает сжимающее напряжение при температуре окружающей среды-, что является преднамеренным результатом производственного процесса, в котором дифференциальное сжатие во время охлаждения используется для предварительного-напряжения стекла. Это сжимающее напряжение обеспечивает запас против разрушения при растяжении во время эксплуатации.
При нагревании чугун расширяется больше, чем стекло. Дифференциал снижает предварительное сжимающее-напряжение. При охлаждении сжимающее напряжение восстанавливается. Каждый полный термический цикл -нагревание и охлаждение- подвергает стекло циклу нагрузки. После сотен циклов усталостные микро-трещины возникают из-за присущих стеклу дефектов-пузырей, включений или тонких пятен. Трещины растут по мере продолжения езды на велосипеде. В конце концов кусок стекла отделяется от железной подложки-раскалываясь.
Как только железо подвергается воздействию, чередующиеся растворы кислоты и щелочи быстро на него воздействуют. Железо корродирует, подрезая соседнее стекло и ускоряя дальнейшее растрескивание. Обменник вышел из строя, его необходимо заменить или пере-эмалировать.
| Параметр термического цикла | Эмалированный чугун | ПТФЭ |
|---|---|---|
| Структура материала | Стеклянное покрытие на чугуне | Гомогенный полимер |
| Несоответствие теплового расширения | Да (стекло 3-6, железо 10-12×10⁻⁶/градус) | Н/Д (однородный) |
| Инициирование откола (циклы) | 300-800 | Н/Д (без интерфейса) |
| Срок службы при ежедневном кислотно-щелочном циклическом режиме (лет) | 2-4 | 10+ |
| Метод ремонта | Заводское пере-эмалирование | Замена полевой трубки |
Синергия химической устойчивости
ПТФЭ одинаково устойчив к соляной кислоте и гидроксиду натрия при всех концентрациях и температурах до 260 градусов. Переход между кислотой и щелочью не вызывает химических изменений. На материал не влияют ни крайности, ни переходы между ними.
Стеклянная футеровка эмалированного чугуна подвергается воздействию горячих щелочных растворов. Гидроксид натрия растворяет сетку кремнезема в стекле, вызывая постепенное истончение. Сочетание термоциклической усталости и щелочного растворения ограничивает срок службы при поочередной очистке.
Краткое содержание
Теплообменники из ПТФЭ превосходят эмалированный чугун при термоциклировании между кислотными и щелочными чистящими средствами, поскольку гомогенный полимер не имеет контакта со стеклом-металлом, вызывающим усталость и растрескивание. Эмалированный чугун выходит из строя после 300–800 термических циклов из-за дифференциального напряжения расширения. ПТФЭ выдерживает температурные циклы за счет вязкоупругой релаксации и химически невосприимчив как к кислотным, так и к щелочным растворам. Срок службы увеличен с 2-4 лет до 10+ лет.
Техническая поддержка спецификации теплообменника из ПТФЭ для химической очистки и CIP-мойки доступна после предоставления состава чистящего раствора, температуры и продолжительности цикла, а также текущего срока службы оборудования.
