Kemiske bade med højt-kloridindhold skaber en vanskelig kombination af korrosion, forhøjet temperatur og kontinuerlig elektrisk opvarmning. Et varmelegeme, der fungerer godt i en-baseret proces med rent vand, kan opleve meget hurtigere nedbrydning, når kloridkoncentrationen, temperaturen og eksponeringstiden øges.
For elektropletterings- og kemisk behandlingsudstyr er nøglespørgsmålet ikke blot, om PTFE kan komme i kontakt med en kloridholdig-opløsning. Det vigtigere spørgsmål er, omkomplet PTFE elpatrondesignkan opretholde kemisk resistens, varmeoverførsel, elektrisk isolering og mekanisk stabilitet under faktiske badforhold.
Hvorfor kloridkoncentration er vigtig
Klorid-rige opløsninger kan være meget aggressive over for mange konventionelle metalliske materialer, især når temperaturen og den kemiske koncentration stiger.
En PTFE-dyppevarmer placerer en kemisk resistent fluorpolymerbarriere mellem varmeelementet og procesvæsken. Denne konstruktion kan være nyttig, når direkte eksponering af metalliske varmeelementer ville skabe uacceptable korrosionsrisici.
Kemisk forenelighed bør dog aldrig bedømmes ud fra kloridkoncentration alene. Temperatur, pH, oxiderende arter, tilsætningsstoffer og eksponeringsvarighed kan alle påvirke den langsigtede ydeevne.
Den egentlige kemiske opskrift bør derfor være en del af valget af varmeapparat.
Hvordan PTFE beskytter varmeelementet
En typisk PTFE-elvarmer bruger et elektrisk opvarmet indvendigt element, der er beskyttet af PTFE-baseret konstruktion.
Varmeelementet omdanner elektrisk energi til termisk energi. Derefter passerer varme gennem den beskyttende struktur og ind i den omgivende væske.
Det forenklede-varmeoverførselsforhold er:
Q=hAAT
hvor Q repræsenterer varmeoverførsel, h er den effektive varme-overførselskoefficient, A er det effektive varmeområde, og ΔT er temperaturforskellen.
PTFE giver stærk kemisk resistens og elektrisk isolering, men dens varmeledningsevne er relativt lav sammenlignet med mange metaller. Dette gør overfladeareal og kraftfordeling særlig vigtig.
Hvorfor Watt-tæthed bør kontrolleres
For ætsende kemiske bade er det ikke altid den bedste metode at øge varmeeffekten.
Gennemsnitlig overfladevarmeflux kan udtrykkes som:
q = P/A
hvor P er varmeeffekt og A er aktivt varmeområde.
Et kompakt varmelegeme, der producerer høj effekt over en lille overflade, kan skabe højere lokal termisk belastning end et varmelegeme med større aktivt overfladeareal ved samme samlede effekt.
Lavere varmeflux kan være nyttig, når processen er følsom over for lokal temperatur eller kemiske aflejringer.
Den passende værdi afhænger af den kemiske opløsning, cirkulation, temperatur, varmelegemekonstruktion og proceskrav snarere end en universel grænse.
Varmelegemelængde og tankgeometri har betydning
Bade med højt-kloridindhold installeres ofte i tanke, hvor cirkulation og installationsplads er begrænset.
En el-patron, der er for kort, kan koncentrere opvarmningen i ét område. En alt for lang varmelegeme kan forstyrre tankvægge, arbejdsemner, rør eller andet internt udstyr.
For lange tanke kan flere passende placerede varmezoner give mere kontrolleret varmefordeling end at koncentrere hele lasten på ét sted.
Varmelængden bør derfor bestemmes sammen med tankdybde, væskeniveau, cirkulationsmønster og påkrævet varmeareal.
Væskebevægelser påvirker varmeoverførsel
Kemisk koncentration er kun en del af det termiske design.
Hvis væskecirkulationen omkring PTFE-elvarmeren er svag, kan grænselaget nær varmelegemets overflade blive tykkere, hvilket reducerer effektiv varmeoverførsel.
Dette kan forårsage højere lokale overfladetemperaturer, selv når den gennemsnitlige badtemperatur forekommer normal.
Cirkulationspumper, tankgeometri, varmelegemeorientering og varmelegemeafstand bør derfor overvejes under ét.
Hvilken elektrisk beskyttelse er vigtig?
Et kemisk aggressivt bad eliminerer ikke behovet for konventionel elektrisk beskyttelse.
Varmekredsløbet bør designes omkring den nominelle spænding, effekt, strøm, isoleringssystem, jordingsarrangement og kontrolmetode.
For en resistiv varmelegeme:
P=VI
og
I = P/V
For eksempel trækker en illustrativ 6 kW varmelegeme, der arbejder ved 230 V, cirka 26,1 A.
Faktisk kredsløbsbeskyttelse skal vælges i henhold til det komplette elektriske system, gældende standarder, installationsforhold og udstyrsdesign.
Lavt væskeniveau er en separat risiko
PTFE kemisk resistens beskytter ikke en el-patron mod drift uden tilstrækkelig væskedækning.
Hvis den aktive varmesektion ikke bliver tilstrækkeligt nedsænket, kan varmeafledningen falde kraftigt. Overfladetemperaturen kan stige ud over den tilsigtede driftstilstand.
En pålidelig installation bør derfor overveje væskeniveau-detektion, overtemperaturbeskyttelse og kontrollåse, hvor processen kræver det.
Det mindste driftsvæskeniveau skal være tydeligt identificeret på udstyrstegningen.
Hvad skal kontrolleres før bestilling?
For en anvendelse med højt-kloridindhold bør den tekniske specifikation omfatte mere end varmepumpens watt.
Vigtige parametre omfatter:
Kemisk sammensætning
Kloridkoncentration
Driftstemperatur
Målbadtemperatur
Tank dimensioner
Minimum væskeniveau
Varmer længde
Aktivt varmeområde
Nominel spænding
Varmekraft
Monteringsmetode
Kabel- og terminalarrangement
Disse forhold gør det muligt at matche PTFE-elvarmerdesignet til den faktiske proces i stedet for at vælges alene ud fra effekt.
Når brugerdefineret PTFE dykvarmerdesign er nødvendigt
En standard PTFE elpatron kan være velegnet til relativt konventionelle kemikalietanke. Specialdesign bliver mere værdifuldt, når chloridkoncentrationen er høj, tankens geometri er usædvanlig, væskeniveauerne svinger, cirkulationen er begrænset, eller kontinuerlig drift er påkrævet.
Det mest pålidelige design balancererkemisk kompatibilitet, kontrolleret overfladevarmeflux, tilstrækkeligt varmeareal, væskecirkulation, elektrisk isolering og installationsgeometri.
Til kemiske bade med højt-kloridindhold bør den korrekte PTFE-dyppevarmer derfor vælges fra den komplette driftstilstand i stedet for fra materialenavn eller watt alene.
