Miks ületab karestatud liivapritsi pinnaga PFA-soojendi kõrge{0}rõhuga orgaanilise lahustiga kuumutamisel sileda pinnaga?

Kile stabiilsuse ja tuumakeemissoojuse läbilaskvuse osas toimib karestatud PFA pind (Ra 1,0–1,5 µm) sageli paremini kui sile pind (Ra < 0,2 µm) kõrgel -rõhul orgaanilise lahustiga kuumutamisel (nt tolueen, atsetoon, heksaan 5–20–2001 kraadi juures). Mullide moodustumise kontroll on mehhanism; ülekuumenemine ja järsk, kiire keemine (põrutamine) tuleneb siledatest pindadest, mis pärsivad mullide teket. Kõrgemaid soojusülekandekoefitsiente ja ühtlast, väikestes{12}}mullides keemist soodustab karestatud pind, mis pakub kontrollitud tuuma tekkekohti. Lisaks, kuna kare sisepind (kui seda enne ekstrusiooni liivapritsiga töödeldud) parandab PFA ja metallsüdamiku vahelist mehaanilist blokeerimist, on karestatud pind vastupidav lahusti{14}}indutseeritud pundumisele. Karestatud pind suurendab märguvust ja vähendab kile keemise ohtu orgaaniliste lahustite puhul, mis niisutavad PFA-d halvasti (kontaktnurk > 90 kraadi). Optimaalsete tulemuste saavutamiseks tuleks sisepind nakkumiseks keemiliselt söövitada ja välispind töödelda liivapritsiga (Ra 1,0–1,5 µm).

Tuumade keetmine ja pinna karedus
Rõhu all kuumutatud orgaaniliste lahustite soojusvoog on sageli piisavalt tugev, et kutsuda esile PFA pinnal keemine. Mullide moodustumine siledal pinnal nõuab palju ülekuumenemist (ΔT=10–30 kraadi üle keemistemperatuuri). Kohalik temperatuuri tõus tuleneb mullidest, mis muutuvad tohutuks ja aeglaselt eralduvad. Karestatud pinnal olevad mikro-õõnsused (5–20 µm) toimivad püsivate tuumade tekkekohtadena, püüdes auru kinni. Soojusülekannet parandavad mullid, mis tekivad madalamal ülekuumenemisel (2–5 kraadi), on väiksemad ja eralduvad sagedamini. Sama soojusvoo juures võib karestatud pinnal olla 50–100% suurem soojusülekandetegur (h).

Sile PFA (Ra 0,1 µm) näitab, et kile keeb 8 W/cm² juures ΔT=40 kraadiga tolueeni puhul 150 kraadi ja 10 baari juures. ΔT=15 kraadi juures säilitab karestatud PFA (Ra 1,2 µm) tuumakeemise kuni 15 W/cm².

Orgaaniliste lahustite jõudluse võrdlemine kõrgrõhul
Lahusti rõhk (bar) Temp ( kraad ) Pinna viimistlus Kriitiline soojusvoog (W/cm²) Soojusülekandetegur (W/m²·K) Keemisrežiim Suhteline eluiga
Toluene 10 150 Smooth (0.1) 6–8 1,500–2,000 Film boiling at >6 1.0x tolueen 10 150 karestatud (1,2) 12–15 3,000–4000 tuuma kuni 12 2.5x
Atsetoon 8 120 Smooth 5–7 1,800–2500 põrutus 1,0x
Atsetoon 8 120 Karestatud 10–12 3,500–5000 Stabiilsed mullid 2,8x Heksaan 5 100 Sile 4–6 1,200–1800 Tugev keemine 0,8x
Heksaan 5 100 karestatud 8–10 2,500–3500 kontrollitud 2,2x etanool 12 180 sile 7–9 2,000–2500 ülekuumenemist 1,2x
Etanool 12 180 karestatud 14–16 4 000–5500 stabiilne 2,5x
Mehaaniline blokeering haardumiseks
Karestamisest tuleb kasu ka PFA ümbrise sisepinnale (vastu metallsüdamikku). Metallist südamiku liivapritsiga töötlemine kuni Ra 2–4 ​​µm enne PFA väljapressimist tekitab mehaanilise blokeeringu. PFA ankurdab end, voolates pinnale asperiteetidesse. Kõrgsurve orgaanilistes lahustites võib vedelik PFA-d mõõdukalt laiendada (mahu suurenemine 0,5–2%). Paisutava stressi korral võib sile liides (Ra < 0,5 µm) delamineerida. Kuna PFA on süvenditesse lukustatud, säilib adhesioon karedal liidesel (Ra > 2 µm). Pikaajalise-töökindluse tagamiseks on see hädavajalik.

Parimate tulemuste saamiseks märkige:

Väljastpoolt puhastatud liivapritsiga Ra 1,0–1,5 µm (mullide moodustamiseks)

Sisepinnal (metallsüdamik) töödeldakse liivapritsiga Ra 2,5–4,0 µm (nakkumiseks)

Metallist südamiku pind: keemiliselt söövitatud pärast liivapritsi, et eemaldada lahtised osakesed ja tekitada nano{0}}poorsus

Kui sile pind on parem
Siledad PFA pinnad valitakse endiselt:

Mitte-keev, ühefaasiline-kuumutamine: mullid puuduvad, seega karedus soodustab ainult saastumist.

Kõrge-puhtusastmega teenus: karedad pinnad koguvad mustust ja neid on raskem puhastada.

Kristalliseerivad või katlakivi tekitavad vedelikud: Katlakivi kleepub kergesti karedatele pindadele.

Madal{0}}rõhuteenus (<2 bar) where boiling is not a problem.

Näide väljal
Farmatseutilises reaktoris kasutati tolueeni kuumutamiseks 150 kraadi ja 10 baari juures sujuvat PFA-kuumutit. Kuue kuu pärast tekkisid kütteseadmel märkimisväärsed põrutused ja järsud aurupursked, mille tulemuseks olid ±15 kraadised temperatuuri kõikumised ja PFA pragunemine. Tehasesse paigaldati karestatud PFA-soojendi (Ra 1,3 µm välimine, Ra 3 µm südamik). Küttekeha pidas vastu üle kolme aasta, põrutused kadusid ja temperatuuri reguleerimine paranes ±2 kraadi täpsusega. Küttekeha maksumus tõusis 100 dollari võrra seoses liivapritsiga (lisatasu 15%). Tänu vähenenud seisakuaja säästule tasuti see kahe kuuga.

Läbivaatus ja korrashoid
Kasutusel olevate karestatud küttekehade puhul kontrollige:

Saastumine: Sadestused jäävad karedatele pindadele kinni. Kasutage puhastamiseks õrna harja ja kerget lahustit; vältige abrasiivide kasutamist, mis võiksid pinda siluda.

Pinna kulumine: erosioon võib siluda tipud kolme kuni viie aasta jooksul. Kui Ra väheneb alla 0,8 µm, puhastage-liivapritsi või asendage.

Adhesioonikatse: hinnake perioodiliselt isolatsioonitakistust. Delaminatsiooni töötlemata liideses näitab langus, mis on aeg-ajalt.

Kokkuvõtteks võib öelda, et karestatud pind parandab nakkumist ja keemist.
Kõrgsurvega orgaanilise lahustiga kuumutamiseks (5–20 baari, 100–200 kraadi) võidab karestatud liivapritsipinnaga (Ra 1,0–1,5 µm) PFA-soojendi stabiilse tuumakeemise, suurema kriitilise soojusvoo ja põrutuskindluse osas siledat pinda 2–3 korda. Kare välispind tagab reguleeritud mullide tuumade moodustumise kohad; kare sisepind soodustab nakkumist lahusti{10}}indutseeritud turse vastu. Täpsustage liivapritsiga töödeldud PFA iga orgaanilise lahusti protsessi jaoks, kus toimub keemine. Mittekeeva, madala rõhuga või kõrge puhtusastmega{15}}hoolduse puhul jääb kõige paremini sile. Joondage pind ülesandega. Kühmud on keetmiseks vajalikud. Liiv on vajalik konaruste jaoks. Lihvige pind, keetke ühtlaselt ja taluge pikka aega. Kare on orgaaniliselt tugev. Smooth on libe - ja libiseb kile keema. Valige karm.