Вопрос о грубости
Трубки теплообменника из ПТФЭ изготавливаются методом экструзии пасты. Экструдированная- поверхность имеет характерную шероховатость, определяемую отделкой экструзионной головки, размером частиц ПТФЭ-пластика и условиями спекания. Шероховатость поверхности может варьироваться от Ra 0,1 мкм (очень гладкая,-экструзия высокого качества) до Ra 0,5 мкм (более грубая, экструзия более низкого- качества или намеренное текстурирование).
Шероховатость поверхности влияет на скорость загрязнения. В растворах отложений-сульфата кальция, карбоната кальция, фосфата кальция-шероховатость обеспечивает центры зарождения кристаллов. Кристаллы накипи закрепляются в неровностях поверхности и растут наружу. Более шероховатая поверхность обеспечивает большее количество мест зародышеобразования и более сильное механическое сцепление окалины.
Однако влияние шероховатости на ПТФЭ менее выражено, чем на металлы, поскольку низкая поверхностная энергия ПТФЭ уже препятствует зародышеобразованию. Вопрос: какую дополнительную выгоду дает задание максимально гладкой поверхности и стоит ли это дополнительных затрат?
Шероховатость-Отношения нуклеации
Зарождение кристаллов на поверхности происходит преимущественно в поверхностных дефектах-царапинах, ямках и впадинах шероховатостей-, где локальное пересыщение выше из-за эффектов капиллярной конденсации. Критический размер ядра сульфата кальция составляет примерно 10-50 нм. Поверхностные элементы такого размера или большего размера могут служить местами зародышеобразования.
Поверхность -экструдированного ПТФЭ с Ra 0,2 мкм имеет поверхностные особенности в масштабе 100-500 нм-достаточно большие, чтобы зародить кристаллы масштаба. Полированная поверхность с Ra 0,05 мкм имеет особенности ниже критического размера зародышей и обеспечивает меньшее количество мест зародышеобразования. Однако для достижения чистоты поверхности ПТФЭ толщиной менее 0,1 мкм требуется полировка после экструзии, что увеличивает стоимость и может повлиять на химический состав поверхности.
| Чистота поверхности (Ra, мкм) | Относительная плотность центров зародышеобразования | Относительная адгезия масштаба | Скорость загрязнения (относительная) |
|---|---|---|---|
| 0,05 (полированный) | 0.3-0.5 | 0.2-0.4 | 0.2-0.3 |
| 0,1 (гладкий экструдированный) | 0.5-0.7 | 0.3-0.5 | 0.3-0.4 |
| 0,2 (стандартный экструдированный) | 1,0 (базовый уровень) | 1,0 (базовый уровень) | 1,0 (базовый уровень) |
| 0,5 (грубо выдавленный) | 1.3-1.8 | 1.5-2.5 | 1.5-3.0 |
Экономическая выгода-от спецификации гладкой поверхности
Стандартные трубки из-экструдированного ПТФЭ с Ra 0,15–0,25 мкм обеспечивают хорошую устойчивость к загрязнению для большинства применений. Низкая поверхностная энергия ПТФЭ уже снижает образование зародышей и адгезию по сравнению с металлами, независимо от шероховатости. Дополнительная выгода от полировки до размера менее 0,1 мкм незначительна для большинства решений по удалению зубного камня.
Для растворов,-склонных к образованию отложений-насыщенного сульфата кальция,-воды, насыщенной кремнеземом, сульфата бария-более гладкая поверхность может обеспечить достаточную дополнительную устойчивость к загрязнению, чтобы оправдать затраты. Увеличенный интервал очистки и сокращение трудозатрат на техническое обслуживание окупают затраты на полировку в течение всего срока службы оборудования.
Для большинства промышленных применений достаточно указать максимальную шероховатость Ra 0,3 мкм на-экструдированных трубках. Это достижимо стандартной высококачественной-экструзией без дополнительной обработки.
Деградация поверхности в процессе эксплуатации
Первоначальная шероховатость поверхности ПТФЭ может измениться в процессе эксплуатации. Эрозия из-за потока,-нагруженного твердыми частицами, может сделать поверхность шероховатой. Химическое воздействие (редко для ПТФЭ) может привести к образованию ямок. Накипь, удаленная механически, может оставить царапины. Долгосрочная-стойкость к загрязнению зависит от состояния поверхности на протяжении всего срока службы оборудования, а не только от первоначального состояния.
Преимущество ПТФЭ в том, что его поверхность не подвергается коррозии и не окисляется, поэтому первоначальная шероховатость сохраняется гораздо дольше, чем на металлах. Поверхность нержавеющей стали, размер которой начинается с Ra 0,2 мкм, в течение нескольких месяцев становится шероховатой до Ra 1–3 мкм из-за коррозии. ПТФЭ с Ra 0,2 мкм остается с Ra 0,2 мкм в течение многих лет.
Краткое содержание
Шероховатость стенок труб влияет на скорость загрязнения теплообменников из ПТФЭ, создавая места зарождения кристаллов накипи. Стандартный вариант:-экструдированный ПТФЭ с Ra 0,15-0,25 мкм обеспечивает хорошую устойчивость к загрязнению для большинства применений. Полировка до размера менее-0,1 мкм дает незначительные дополнительные преимущества, за исключением случаев, когда решения чрезвычайно склонны к образованию накипи. Стабильная поверхность ПТФЭ (без коррозионной шероховатости) сохраняет свою первоначальную устойчивость к загрязнению на протяжении всего срока службы, что является значительным преимуществом по сравнению с металлами.
Техническая поддержка для спецификации чистоты поверхности труб из ПТФЭ доступна после предоставления данных о химическом составе раствора отложений, рабочей температуре, текущей скорости загрязнения и частоте очистки.
