Et metalforarbejdningsværksted trak en PTFE-elvarmer fra en alkalisk rensetank efter seks måneders service. Skedeoverfladen viste et bånd af misfarvet, blæreformet PTFE langs den øvre del af den opvarmede sektion. Den nederste del var i god stand. Tanken havde et vedvarende skumlag på overfladen, og skumbobler havde samlet sig mod den øverste del af varmeren, hvilket skabte et damprigt-tæppe, der udsultede overfladen af væskekontakt.
Skumtæppe er en tilstand, hvor et stabilt skumlag dækker en del af eller hele varmefladen. Skummet er en blanding af gas og væske med en høj gasfraktion. Gasfraktionen har meget lavere varmeledningsevne end væsken, så skummet fungerer som et isolerende tæppe. Varmelegemets overflade under skummet bliver varmere end overfladen i kontakt med væske.
Hvorfor skum dannes og stabiliseres i overfladeaktive bade
Skum dannes, når der dannes gasbobler i en væske, der indeholder-overfladeaktive stoffer. I rengøringsbade er de overfladeaktive stoffer bevidste tilsætningsstoffer, der hjælper med at fjerne olier og snavs. De overfladeaktive stoffer stabiliserer også skummet, hvilket får det til at holde i stedet for at gå i stykker hurtigt.
Skummet stiger til overfladen og samler sig. I en tank med omrøring dannes skummet kontinuerligt. Skumlaget kan blive tykt-50 til 100 mm - og kan holde i timevis.
Skummet klæber også til overflader. Varmelegemets overflade, især hvis den er varm, giver nukleationssteder til boblevedhæftning. Boblerne samler sig og smelter sammen til et skumlag på varmelegemets overflade.
| Koncentration af overfladeaktive stoffer | Omrøringshastighed | Skumhøjde | Skum persistens | Risiko for dækning af varmelegeme |
|---|---|---|---|---|
| <0.5% | Lav | <10 mm | Kort | Lav |
| 0.5–1.0% | Moderat | 10–30 mm | Moderat | Moderat |
| 1.0–2.0% | Høj | 30–60 mm | Lang | Høj |
| >2.0% | Høj | >60 mm | Meget lang | Meget høj |
Skumdannelse og risiko for dækning af varmelegemer i bade med overfladeaktive stoffer
Hvorfor skumtæppe forårsager overophedning
Skumlaget på varmelegemets overflade har en varmeledningsevne, der er 5-20 gange lavere end væsken. Den varme, der genereres af varmeren, kan ikke undslippe gennem skummet så effektivt, som den kan gennem væsken. Varmelegemets overfladetemperatur stiger.
For et varmelegeme, der arbejder ved 1,2 W/cm², kan et 20 mm skumlag tilføje 15-25 grader til overfladetemperaturen. Den højere temperatur accelererer PTFE-nedbrydning, kalkaflejring og permeation. Det skum-dækkede område bliver den første del af varmeren, der svigter.
Skummet reducerer også det våde område af varmeren. Hvis skummet dækker de øverste 30 % af varmelegemet, er kun 70 % af varmelegemets overflade i kontakt med væske. Det effektive overfladeareal reduceres, og watt-tætheden på det fugtede område øges. Den højere watt-tæthed hæver overfladetemperaturen yderligere.
Hvordan skumtæppe adskiller sig fra tør-ud
Udtørring- opstår, når væskeniveauet falder under toppen af varmeren, og den udsatte del er i kontakt med luft. Skumtæppe opstår, når væskeniveauet er over varmeren, men skumlaget fortrænger væsken og skaber en damprig zone.
Den termiske effekt ligner-overfladen overophedes. Men årsagen er en anden. Udtørring-er et niveaukontrolproblem. Skumtæpper er et problem med skumkontrol.
Forebyggelse af skumtæppe
Den mest effektive forebyggelse er at kontrollere skummet. Det betyder at reducere koncentrationen af overfladeaktivt stof, fjerne de forurenende stoffer, der stabiliserer skummet, eller tilføje et antiskummiddel.
Reduktion af koncentrationen af overfladeaktivt middel reducerer skumdannelseshastigheden. Koncentrationen af overfladeaktivt stof skal holdes på det minimumsniveau, der kræves for effektiv rengøring.
Fjernelse af olie og jordforurening reducerer skumstabiliteten. Forureningen fungerer som skumstabilisatorer. Regelmæssig skimming eller filtrering fjerner dem fra badet.
Tilsætning af et antiskummiddel bryder skummet. Silikone-baserede antiskummidler er effektive, men kan forurene badet. Ikke--silicone antiskum er tilgængelige til applikationer, hvor silikoneforurening er et problem.
| Forebyggende foranstaltning | Effekt på skum | Implementering | Indvirkning på proces |
|---|---|---|---|
| Reducer overfladeaktivt stof | Lavere skumgenerering | Kontrol af badkemi | Kan reducere rengøringen |
| Fjern forurenende stoffer | Lavere skumstabilitet | Skimming eller filtrering | Ingen |
| Antiskummiddel | Bryder skum | Kemisk tilsætning | Potentiel forurening |
| Mekanisk skumbryder | Fjerner skum | Installation af udstyr | Ingen |
Forebyggende foranstaltninger for skumtæpper i overfladeaktive bade
Når skumtæppe indikerer et designproblem
Et varmelegeme, der lider af skumtæppe på trods af skumstyring, indikerer, at varmelegemets position eller tankdesignet fremmer skumophobning på overfladen. En tilpasset PTFE-elvarmerkonfiguration med en position, der afgiver skum, en lavere watt-tæthed og et flow-optimeret layout adresserer årsagen til skumtæpper. Specifikationsprocessen kræver badkemien, koncentrationen af overfladeaktivt stof, omrøringsmetoden og påkrævet watt. Til faciliteter med skummende bade reducerer denne applikations-specifikke tilgang skumrelateret-overophedning og forlænger varmeapparatets levetid.
