Открытые крыльчатки с острыми-лопастями создают сильную турбулентность и высокие напряжения сдвига стенки, которые постепенно истирают внешнюю матрицу из ПТФЭ вдоль зон контакта с потоком.
Геометрия рабочего колеса циркуляционного насоса напрямую влияет на интенсивность турбулентности жидкости и сдвиг пограничного-слоя внутри технологических резервуаров. Крыльчатки с открытыми-лопастями создают хаотичный,-турбулентный поток высокой энергии с крутыми градиентами скорости вблизи твердых поверхностей. Повышенная сила сдвига постоянно воздействует на корпус погружного нагревателя из ПТФЭ и разрушает стабильные межфазные граничные пленки. Нагреватели в сочетании с изогнутыми закрытыми крыльчатками обеспечивают обтекаемый поток и низкий граничный сдвиг, сохраняя неповрежденную структуру поверхности фторполимера. Постоянное турбулентное размывание разрушает поверхностные микро-неровности и создает скрытые пути подповерхностной инфильтрации. Комбинированный гидродинамический сдвиговый износ и непрерывная химическая коррозия вызывают зональное утончение поверхности и постепенное ослабление изоляции погружного нагревателя из ПТФЭ.
Лабораторные сравнительные испытания показывают, что погружной нагреватель из ПТФЭ, работающий с крыльчаткой с низким-сдвиговым усилием, обеспечивает стабильный срок службы 18–24 месяца. Нагреватели, подвергающиеся воздействию турбулентного потока с высоким-сдвигом, страдают от быстрого расширения подповерхностных дефектов в течение 10 месяцев. В этой статье анализируются механизмы разрушения-профиля-крыльчатки, вызванные сдвигом, иллюстрируются-компромиссы между выбором насоса с высоким-потоком и защитой от-абразии, а также приводятся градуированные стандарты гидравлического соответствия.
Основной инженерный компромисс-между высокой-производительностью нагнетательного насоса и контролем турбулентного сдвига
Выбор открытых рабочих колес с острыми-лопастями обеспечивает большую пропускную способность и эффективный перенос взвешенных частиц, однако интенсивный турбулентный сдвиг постепенно истирает поверхности погружного нагревателя из ПТФЭ. Использование изогнутых закрытых рабочих колес существенно снижает турбулентность потока, но ограничивает максимальную производительность насоса и способность переносить частицы. Стандартный погружной нагреватель из ПТФЭ с однородными-стенками не содержит модификаций поперечных связей с высоким-устойчивостью к сдвигу-. Длительное-непрерывное размывание пограничного слоя постепенно преобразует незначительные дефекты поверхности во взаимосвязанную сеть подповерхностных пор.
Профиль рабочего колеса Турбулентный сдвиг Серьезность и погружной нагреватель из ПТФЭ Таблица рисков деградации
| Ежедневное максимальное-часы воздействия сдвигового потока | Тип рабочего колеса и интенсивность турбулентности | Скорость накопления деградации | Срок службы | Рекомендуемая структура |
|---|---|---|---|---|
| Меньше или равно 3 часам, закрытая конструкция с изогнутым рабочим колесом | Низкая турбулентность, умеренный сдвиг границ | Медленное слабое равномерное микро-истирание поверхности | 17–23 месяца | Стандартный формованный погружной нагреватель из ПТФЭ |
| 3–7 часов, рабочие колеса полу-открытого-профиля | Промежуточные турбулентные сдвиговые колебания | Умеренное расширение подземного русла по зонам омыва потока. | 11–15 месяцев | Средний поперечный-сдвиг-стабилизированный к истиранию погружной нагреватель из ПТФЭ средней толщины-стенок |
| >7h рабочие колеса с прямыми открытыми-лопастями и острыми лопастями | Устойчивый интенсивный турбулентный сдвиг | Зоны быстрого обширного износа и неравномерное утончение зональных стенок | 4–9 месяцев | Бесшовный погружной нагреватель из политетрафторэтилена с высоким поперечным сечением-с толстыми-стенками, противо-турбулентным-сдвигу-абразивному воздействию |
Двойной гидродинамический механизм абразивного и химического разложения
Открытые крыльчатки с острыми-лопастями перемешивают технологическую жидкость и создают хаотичные турбулентные завихрения, которые ударяются о поверхности погружного нагревателя из ПТФЭ. Непрерывное граничное напряжение сдвига постепенно удаляет поверхностные молекулярные слои фторполимера и создает пористую внешнюю матрицу. Коррозионные среды ванны проникают в эти изношенные зоны во время термоциклирования. Каждое колебание потока еще больше углубляет каналы проникновения в недра. Агрессивные загрязнения мигрируют к зазорам, разделяющим разрушенную сдвигом-внешнюю оболочку из ПТФЭ и внутренний теплоизоляционный наполнитель. Остатки проводящих ионов накапливаются внутри подземных пустот, образуя постоянные пути утечки, которые постепенно снижают сопротивление изоляции в течение повторяющихся производственных циклов.
Грубые истертые поверхности усиливают местную турбулентность и напряжение сдвига, образуя самоускоряющийся цикл-ухудшения. Повреждения концентрируются на поверхностях нагревателя, совмещенных с траекториями потока на выходе насоса.
Производственные опасности
Зональный сдвиг-изношенной сети пор нарушает однородность изоляции погружного нагревателя из ПТФЭ и вызывает постепенный сдвиг изоляции и спорадические отключения защиты от утечек, нарушая непрерывные рабочие процессы пакетной обработки. Осадки, попавшие в щели на истираемой поверхности, образуют стойкие тепловые барьеры и локализованные горячие точки, что приводит к нестабильной температуре обработки заготовки и более высокому проценту брака. Постепенное направленное утончение стенок в конечном итоге приводит к образованию пробоин, что приводит к локальному короткому замыканию-и необратимому выходу из строя нагревателя. Мелкие хрупкие фрагменты износа ПТФЭ отрываются от зон сдвига и загрязняют технологическую жидкость, создавая дефекты в виде микро-частиц на прецизионных металлических подложках и печатных платах.
Соответствующие решения по смягчению последствий
В производственных системах с низким-сдвиговым-риском, оснащенных изогнутыми закрытыми рабочими колесами, можно использовать стандартный формованный погружной нагреватель из ПТФЭ; при закупке оборудования уделяйте приоритетное внимание геометрии насоса с низкой-турбулентностью. В мастерских со средней турбулентностью-риском выбирают средний поперечный-сдвиг-стабилизированный к истиранию погружной нагреватель из ПТФЭ средней толщины-стенок с плотной поверхностной матрицей с низким-трением для замедления абразивных потерь. Циркуляционные системы с высоким-потоком, требующие открытой конструкции рабочего колеса, должны быть оборудованы бесшовными-толстыми-стенными противо-турбулентными-сдвиговыми-погружными нагревателями из ПТФЭ, отформованными при истирании, чтобы противостоять постоянному размыванию пограничного слоя. Правила вспомогательной эксплуатации: на выходе из насоса установить коллекторы сглаживания потока; избегать прямого попадания струи на поверхности нагревателя; подобрать скорость вращения насоса, чтобы свести к минимуму ненужную интенсивность турбулентности.
Заключение
Истирание сдвига, вызванное-профилем-крыльчатки, — это вид отказа, зависящий от гидравлической-конструкции- и не связанный с химической совместимостью в объеме. Многие инженеры оценивают объем потока насоса, не обращая внимания на турбулентность и воздействие напряжения сдвига на близлежащие компоненты из ПТФЭ. Обычные тонкостенные погружные нагреватели из ПТФЭ с тонкими-стенными стенками не обладают достаточной поверхностной износостойкостью, чтобы выдерживать длительное-раздирание потоком с высоким-сдвиговым потоком. Оптимизация выбора рабочего колеса насоса и схемы гидравлической системы обеспечивает более надежную защиту, чем модернизация пассивного нагревателя с утолщением. Разработчики гидравлики должны сбалансировать требования к пропускной способности с риском сдвига, чтобы избежать преждевременного старения скрытой поверхности нагревателя.
