Kui PFA (perfluoroalkoksü) kestasoojendit kasutatakse 37% vesinikkloriidhappe keetmiseks 85 kraadi juures, milline on maksimaalne lubatud seinapaksus, et vältida polümeeri termilist lagunemist takistustraadi liideses?
Jäta sõnum
37% vesinikkloriidhappe keetmisel 85 kraadi juures sõltuvad PFA (perfluoroalkoksü) mantelsoojendid polümeeri keemilisest vastupidavusest. Kuid temperatuur takistustraadi liidesel on soojusvoo tõttu kõrgem kui happe temperatuur. PFA hakkab pehmenema 260 kraadi juures ja laguneb kiiresti üle 300 kraadi. Maksimaalne lubatud seinapaksus, et hoida juhtmeliidese temperatuuri alla 260 kraadi, on 1,0 mm võimsustiheduse 10 W/cm² korral. Paksemad seinad suurendavad temperatuuri langust üle PFA, tõstes traadi temperatuuri ja põhjustades polümeeri lagunemist.
Termilise lagunemise mehhanism PFA kestades
Temperatuuri langus üle PFA seina on ΔT=(q × t) / k, kus q on soojusvoog, t on seina paksus ja k on PFA soojusjuhtivus (0,25 W/m·K). Kui happe temperatuur on 85 kraadi, annab 1,0 mm sein 10 W/cm² juures ΔT=(100 000 × 0,001) / 0.25=400 kraadi, mille tulemuseks on traadi temperatuur 485 kraadi - tunduvalt üle 260 kraadise pehmenemistemperatuuri. Kuid traadi temperatuur tuleb õigesti arvutada; ülaltoodud valem näitab, et isegi 1,0 mm on liiga paks. Praktikas vajavad PFA-soojendid palju õhemaid seinu.
Traadi kvantitatiivne temperatuur kui seina paksuse funktsioon
37% HCl keetmiseks 85 kraadi juures võimsustihedusega 10 W/cm²:
| Seina paksus (mm) | ΔT PFA lõikes ( kraad ) | Traadi temperatuur ( kraad ) | PFA seisukord |
|---|---|---|---|
| 0.2 | 80 | 165 | Ohutu |
| 0.3 | 120 | 205 | Ohutu |
| 0.4 | 160 | 245 | Turvaline (limiidi lähedal) |
| 0.5 | 200 | 285 | Algab lagunemine |
| 0.6 | 240 | 325 | Tõsine lagunemine |
| 0.8 | 320 | 405 | Kiire ebaõnnestumine |
Maksimaalse lubatud seina paksuse juhend
| Võimsustihedus (W/cm²) | Maksimaalne seinapaksus (mm) traadi temp<260°C | Soovitatav sein (mm) |
|---|---|---|
| 5 | 0.7 | 0.5 |
| 8 | 0.45 | 0.4 |
| 10 | 0.35 | 0.3 |
| 12 | 0.3 | 0.25 |
| 15 | 0.25 | 0.2 |
Teadliku spetsifikatsiooni koostamine
PFA-soojendi jaoks, mis keeb 37% HCl-s 85 kraadi juures, määrake seinapaksus 0,3–0,4 mm, et hoida traadi temperatuur alla 260 kraadi 10 W/cm² juures. Paksemad seinad põhjustavad juhtmeliideses PFA termilist lagunemist. Seina paksuse kontrollimisega hoiab insener ära polümeeri rikke.
