Kuidas PTFE-küttekehad roostevabast terasest poleerimisvannides toimivad?
Jäta sõnum
Roostevaba teras silutakse silmipimestava, korrosioonikindla-läikega elektropoleerimisega – protsessiga, mis hõlmab kastmist kuuma viskoossesse happevanni. PTFE on üks väheseid küttematerjale, mis suudavad seda intensiivset fosfor- ja väävelhappe segu ühtlaselt kuumutada ilma saastumiseta. PTFE-soojendi ja elektropoleerimisvanni kombinatsioonist on saanud pinnaviimistlustööde standardvarustus, kui keemiline inertsus ja puhtus ei ole -vaikeldavad.
Vannikeskkond elektropoleerimiseks
Roostevaba terase elektropoleerimine toimub tavaliselt 40–70-protsendilise fosforhappe (H3PO4) ja 10–30-protsendilise väävelhappe (H₂SO₄) kuumutatud kombinatsioonis, millele on lisatud väikeseid lisandeid, näiteks kroomhapet või orgaanilisi pindaktiivseid aineid. Vann on 60–80 kraadi -piisavalt kuum, et vähendada viskoossust ja soodustada ioonjuhtivust, kuid palju alla hapete keemistemperatuuri.
Nendel temperatuuridel on vann paks ja siirupjas ning viskoossus on mitu korda suurem kui vee viskoossus. Selline kõrge viskoossus toob kaasa ainulaadsed kütteprobleemid. Soojuse ülekandekiirus sukelkuumutist happelisele lahusele on madalam kui vesikattevannidele ja kui ei kasutata aktiivset segamist, kipuvad kerise pindadele moodustuma stagnatsioonitsoonid.
Miks PTFE on parem kui metallkesta küte?
Elektropoleerimisvannid võivad kiiresti hävitada või saastada traditsioonilised terasest, titaanist või sulamist metallkestaga sukelsoojendid. Fosfor- ja väävelhapped ründavad enamikke metalle 60-80 kraadi juures. Titaan talub teatud tingimustel puhast väävelhapet, kuid kontsentreeritud fosforhappesegud ründavad seda. Veelgi olulisem on, et igasugune metallikorrosioon vabastab ioone vanni. Raua, nikli, kroomi või titaani ioonid. Need jäävad elektropoleeritud kihti kinni ja põhjustavad pinnavigu, tuhmi laike või auke.
PTFE (polütetrafluoroetüleen) sukelsoojendid lahendavad mõlemad need probleemid. Materjal on täielikult vastupidav fosfor- ja väävelhappele kogu töötemperatuuri vahemikus. Puudub keemiline reaktsioon ja metalliioonide leostumine. Lisaks takistab PTFE mittenakkuv pind viskoossel siirupilaadsel happel küttekehale kleepumist või küpsemist. See isepuhastuv-funktsioon võimaldab stabiliseerida soojusülekande efektiivsust kuude jooksul pidevaks tööks.
Praktikas töötab PTFE-küttekeha elektrooniline poleerimisvann tuhandeid tunde ilma mantli materjali märgatava lagunemiseta. Ainus praktiliste paigalduste puhul täheldatav kulumine on kerge hõõrdumine käsitsemisest või tugevalt kasutatud vannides hõljuvatest tahketest osakestest.
Termilise jõudluse aspektid
PTFE maksimaalne pidev töötemperatuur on umbes 110 kraadi, mis on palju üle elektropoleerimisvannide 80 kraadi ülemise piiri. Seega on küttekeha termilise pingevaba. Vanni kõrge viskoossus nõuab aga vattiheduse ja vedeliku liikumise hoolikat kaalumist.
Elektropoleerimisvannides kasutatavate PTFE-soojendite soovitatav vattihedus on 1,2 W/cm2 või sellega võrdne. Sageli kasutatakse konservatiivsemat 1,0 W/cm2. See on alla 1,5 W/cm2, mis on lubatud hästi-segatud vesilahuste jaoks. Sellel on kaks põhjust.
Viskoossete vedelike puhul on konvektiivsed soojusülekandetegurid madalamad, mistõttu soojust väljutatakse kestast aeglasemalt.
See võib põhjustada happe lagunemist või veesisalduse lokaalset keemist, mille tulemuseks on mullide moodustumine ümbrisele, mis veelgi halvendab soojusülekannet.
Segamine on vajalik ühtlase vannitemperatuuri saavutamiseks ja kuumade laikude vältimiseks. Levinud on mehaaniline segamine, põhjaga asetatud segajad või tsirkulatsioonipumbad. Sageli välditakse õhu pihustamist, kuna see toob kaasa hapniku ja niiskuse, mis võib muuta elektrolüütide keemiat.
