Miks PTFE-soojendid koheselt rikki lähevad, kui vedeliku tase langeb: kuiv{0}}põlemiskahjustuste mõistmine?

Üks hullemaid asju, mis keemiatöötlemistehases juhtuda võib, on see, kui vedeliku tase köetavas paagis järsult langeb. Tsirkulatsioonipump läheb rikki, ülekandeventiil jääb suletuks või täitmistapp jääb vahele. Kütteseade jääb sisse, kuid osa elemendist on nüüd õhule avatud. Kallis PTFE sukelsoojendi saab igaveseks katki minna vaid mõne minuti või isegi sekundiga. Kiirus, millega asjad valesti lähevad, ei vasta sageli sündmusele. Kui te fluoropolümeeri piirmääradest palju ei tea, võib tunduda kummaline, et see kuumeneb nii kiiresti.

Vastus on seotud soojustranspordi põhifüüsikaga ja sellega, et PTFE ei talu soojust nii hästi kui metallid. Kuiv-põletamine on siis, kui jahutamine äkitselt peatub, mis põhjustab termilist põgenemist ja ümbrise temperatuuri kiiret tõusu.


Termiline tasakaal vee all töötamisel
Kui PTFE sukelsoojendi töötab normaalselt, töötab see soojussüsteemis, mis on väga hästi tasakaalustatud. Takistuse element muudab elektrienergia soojuseks. Soojus liigub läbi kokkusurutud isolatsiooni ja seejärel läbi PTFE ümbrise, enne kui siseneb seda ümbritsevasse vedelikku.

Võrreldes õhuga on hapetel, leeliselistel lahustel ja plaadistusvannidel suurem soojusmahtuvus ja madalam soojusjuhtivus. Nad oskavad hästi soojust endasse võtta ja konvektsioonivoolude abil kerise pinnalt eemale viia. Seetõttu püsib väliskesta temperatuur veidi kõrgem kui vedeliku temperatuur, isegi kui sisetakistuselement võib palju kuumemini töötada.

See pidev soojuse eemaldamine hoiab ümbrise temperatuuri kindlalt allpool materjali ülemist kasutuspiiri, mis on sõltuvalt koostisest tavaliselt vahemikus 200 kuni 260 kraadi Celsiuse järgi. Küttekeha sai tehtud mõttega, et sukeljahutus oleks alati olemas.

Mis juhtub, kui kaotate kontakti vedelikuga
Kui vedelik lõpetab kütteseadme pingestatud osa katmise, algab kuiv{0}}põletamine. Tempo, millega soojust tehakse, jääb samaks. Takistuse element saab ikkagi täisvatti elektrivõimsust. Kuid soojuse eemaldamise viis muutub palju.

Õhk on halb soojusjuht ning selle tihedus ja soojusmahtuvus on vedelikega võrreldes väga madal. Õhu loomulik konvektsioon võib vedela konvektsiooniga võrreldes ära võtta vaid väikese koguse soojust. Tulemuseks on tohutu tasakaalustamatus: soojust toodetakse alati, kuid see ei vabane väga kiiresti.

See mittevastavus põhjustab asjade kiiret kuumenemist. Kesta temperatuur hakkab kohe tõusma. Tegelikkuses võib täistoitega ja õhuga kokku puutuv PTFE-kütteseade saavutada ohtliku temperatuuri vähem kui 60 sekundiga, mis on palju kiiremini, kui enamik operaatoreid arvab. Tõus võib olla järsk ja toimuda ainult ühes kohas, näiteks kohas, kus vedeliku kate kadus.

PTFE temperatuuripiirangute ületamine
Kui ümbrise temperatuur tõuseb üle PTFE pideva töövahemiku, hakkab materjal lagunema. PTFE ei tööta hästi väga kuumade pindadega, nagu näiteks metallkestaga küttekehad{1}}.

Rikke progresseerumine toimub tavaliselt teatud järjekorras:

Pehmenemine: kui temperatuur läheneb polümeeri ülempiirile, hakkab see oma tugevust kaotama.

Villide teke: kehasse kinni jäänud gaasid või stress võivad teatud piirkondades põhjustada turset või mullid.

Pragunemine ja deformatsioon: ümbrise struktuurne terviklikkus väheneb, mis võib põhjustada selle lõhenemist või lagunemist.

Sisemiste osade paljastamine: kui kaitsebarjäär on purunenud, võib sisemine isolatsioon ja takistustraat paljastada, mis võib põhjustada elektrilühise või katastroofilise läbipõlemise.

See protsess võib toimuda kiiresti, sest temperatuuri tõus kiirendab protsessi iseenesest. Kui PTFE muutub pehmemaks, võib selle soojuse ülekandmise võime muutuda, mis võib teatud piirkondades temperatuuri veelgi tõsta ja põhjustada termilist põgenemist.

Metall-kestaga küttekehad aga võivad mõnikord taluda lühikest kuiv-põletamist, sest metallid, nagu roostevaba teras, taluvad palju kõrgemaid temperatuure ilma lagunemata. PTFE on tugev, kuna see talub kemikaale, mitte seetõttu, et see talub kõrgeid temperatuure.

Miks kuivpõletamise{0}}kahjustused sageli vaikivad?
Mõned inimesed arvavad, et kuiv{0}}põletamine põhjustab enne suurt riket suitsu, lõhna või aeglaseid hoiatussignaale. PTFE-soojendite puhul võib rike tekkida kiiresti ja ilma hoiatuseta. Võimalik, et sees võib ülekuumenemine juhtuda enne, kui väljas on selgeid märke sellest.

Enamasti on kütteseade liiga kaugel, et seda saaks fikseerida ajaks, kui deformatsioon või pragunemine on märgatav. Kuna elektrienergia jääb intsidendi ajal samaks, ei pruugi kaitseseadmed rakenduda, välja arvatud juhul, kui need on spetsiaalselt ette nähtud reageerima ülekuumenemisele või vedeliku taseme langusele.

See rikkestsenaarium on eriti ohtlik süsteemides, mida ei jälgita, kuna puudub varane hoiatus.

Kuidas teada saada, kas teil on kuiv{0}}põlemiskahjustus
Kuiv{0}}PTFE-küttekehade rikkerežiimi leidmine näitab üldiselt ilmseid füüsilisi märke. Kõige levinum märk on kahjustus, mis on üsna lokaliseeritud vana vedelikutoru lähedal. Veealune osa on endiselt kindel ja struktuurilt terve, kuid vee kohal asuv osa laguneb selgelt.

Tavalised visuaalsed märgid on:

Teatud kõrgusel tumenemine või värvi muutmine

Kattepinnad, mis on mullidega või mullidega

Katkenemine või lõhenemine mööda avatud ala

Katmata osa täielik sulamine või lagunemine

Kahjustamata ja kahjustatud osade vaheline joon ühtib sageli täpselt vedeliku tasemega kokkupuute hetkel, mis on tugev märk probleemist.

Kuivtulistamine-kui kiireim viis ebaõnnestumiseks
Kiireim viis PTFE-sukelküttekeha purustamiseks on selle kuivatamine-põletada. Põhimõtted on lihtsad: kui lisate kogu aeg elektrikütet ja siis äkki kaotate vedelikjahutuse, tõuseb ümbrise temperatuur kiiresti ja üle selle, mida materjal talub. Kui lagunemine algab, tekib kahju kiiresti ja seda ei saa parandada.

Kuna PTFE termilised omadused muudavad selle nõrgaks, on ainus viis selle kaitsmiseks hoida seda ohutuna. Ülekuumenemise kiire toimimise teadmine viib otse järgmise olulise tehnilise eesmärgini: usaldusväärse vedelikutaseme juhtseadiste ja blokeeringute paigaldamine, et hoida inimesi kokkupuute eest enne, kui termiline põgenemine võib alata.