Цех по отделке металла извлек погружной нагреватель из ПТФЭ из резервуара для щелочной очистки после шести месяцев эксплуатации. На поверхности оболочки виднелась полоса обесцвеченного вздутого ПТФЭ вдоль верхней части нагретой секции. Нижняя часть была в хорошем состоянии. На поверхности резервуара имелся устойчивый слой пены, и пузырьки пены скопились в верхней части нагревателя, образуя слой-обогащенного паром, который лишал поверхность контакта с жидкостью.
Покрытие пеной — это состояние, при котором стабильный слой пены покрывает часть или всю поверхность нагрева. Пена представляет собой смесь газа и жидкости с высокой долей газа. Газовая фракция имеет гораздо меньшую теплопроводность, чем жидкость, поэтому пена действует как изоляционный слой. Поверхность нагревателя под пеной нагревается сильнее, чем поверхность, контактирующая с жидкостью.
Почему в ваннах с поверхностно-активными веществами образуется и стабилизируется пена
Пена образуется, когда пузырьки газа образуются в жидкости, содержащей поверхностно--активные вещества. В очищающих ваннах поверхностно-активные вещества представляют собой специальные добавки, которые помогают удалять масла и загрязнения. Поверхностно-активные вещества также стабилизируют пену, благодаря чему она сохраняется, а не быстро разрушается.
Пена поднимается на поверхность и накапливается. В резервуаре с перемешиванием постоянно образуется пена. Слой пены может стать толстым-от 50 до 100 мм и сохраняться в течение нескольких часов.
Пена также прилипает к поверхностям. Поверхность нагревателя, особенно если она горячая, обеспечивает места зародышеобразования для прикрепления пузырьков. Пузырьки накапливаются и сливаются в слой пены на поверхности нагревателя.
| Концентрация поверхностно-активного вещества | Скорость перемешивания | Высота пены | Стойкость пены | Риск покрытия нагревателя |
|---|---|---|---|---|
| <0.5% | Низкий | <10 mm | Короткий | Низкий |
| 0.5–1.0% | Умеренный | 10–30 мм | Умеренный | Умеренный |
| 1.0–2.0% | Высокий | 30–60 мм | Длинный | Высокий |
| >2.0% | Высокий | >60 мм | Очень долго | Очень высокий |
Образование пены и риск образования покрытия нагревателя в ваннах с поверхностно-активными веществами
Почему пенопластовое одеяло вызывает перегрев
Слой пены на поверхности нагревателя имеет теплопроводность в 5–20 раз ниже, чем жидкость. Тепло, выделяемое нагревателем, не может выходить через пену так же эффективно, как через жидкость. Температура поверхности нагревателя повышается.
Для утеплителя, работающего при мощности 1,2 Вт/см², слой пенопласта толщиной 20 мм может повысить температуру поверхности на 15–25 градусов. Более высокая температура ускоряет деградацию ПТФЭ, отложение накипи и проникновение. Область,-покрытая пеной, выходит из строя первой частью обогревателя.
Пена также уменьшает смачиваемую площадь утеплителя. Если пена покрывает верхние 30% нагревателя, только 70% поверхности нагревателя контактирует с жидкостью. Эффективная площадь поверхности уменьшается, а удельная мощность на смоченной площади увеличивается. Более высокая плотность ватт еще больше повышает температуру поверхности.
Чем пенопластовое одеяло отличается от сухого-одеяла
Высыхание-происходит, когда уровень жидкости падает ниже верхней части нагревателя и открытая часть контактирует с воздухом. Пенное покрытие возникает, когда уровень жидкости находится над нагревателем, но слой пены вытесняет жидкость и создает зону,-обогащенную паром.
Термический эффект аналогичен-поверхности перегреваются. Но причина в другом. Высыхание- – это проблема контроля уровня. Покрытие из пены представляет собой проблему контроля пенообразования.
Предотвращающее пенопластовое одеяло
Самая эффективная профилактика – контроль пены. Это означает снижение концентрации ПАВ, удаление загрязнений, стабилизирующих пену, или добавление пеногасителя.
Уменьшение концентрации ПАВ снижает скорость пенообразования. Концентрацию ПАВ следует поддерживать на минимальном уровне, необходимом для эффективной очистки.
Удаление масляных и почвенных загрязнений снижает стабильность пены. Загрязнения действуют как стабилизаторы пены. Регулярное обезжиривание или фильтрация удаляют их из ванны.
Добавление пеногасителя разрушает пену. Пеногасители на основе силикона-эффективны, но могут загрязнить ванну. Не-силиконовые пеногасители доступны для применений, где загрязнение силиконом является проблемой.
| Меры профилактики | Влияние на пену | Выполнение | Влияние на процесс |
|---|---|---|---|
| Уменьшите количество поверхностно-активных веществ | Меньшее пенообразование | Химический контроль ванны | Может уменьшить очистку |
| Удалить загрязнения | Более низкая стабильность пены | Скимминг или фильтрация | Никто |
| Пеногаситель | Разбивает пену | Химическая добавка | Потенциальное загрязнение |
| Механический пеноразрушитель | Удаляет пену | Монтаж оборудования | Никто |
Меры предотвращения образования пены в ваннах с поверхностно-активными веществами
Когда пенопластовое одеяло указывает на проблему дизайна
Нагреватель, который покрыт слоем пены, несмотря на контроль пенообразования, указывает на то, что расположение нагревателя или конструкция резервуара способствуют накоплению пены на поверхности. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с расположением, исключающим пенообразование, меньшей плотностью ватт и оптимизированной по потоку компоновкой устраняет основную причину образования пенопласта. Для процесса спецификации требуется химический состав ванны, концентрация поверхностно-активного вещества, метод перемешивания и требуемая мощность. Для объектов с пенными ваннами этот подход,-специфичный для применения, снижает перегрев-, связанный с пеной, и продлевает срок службы нагревателя.
