Divi materiāli, kas izskatās līdzīgi zemā temperatūrā
Gan FEP, gan PTFE ir perfluorēti polimēri, un abi ir izturīgi pret parastajiem dzesēšanas šķidrumiem, ko izmanto ķīmiskajā apstrādē: atdzesēts ūdens, glikola šķīdumi, sālījums un aukstumaģents. Temperatūrā no 0 līdz 50 grādiem abu materiālu ķīmiskā pretestība un mehāniskās īpašības ir līdzīgas, un izvēle bieži tiek veikta, pamatojoties uz izmaksām.
FEP ir tetrafluoretilēna un heksafluorpropilēna kopolimērs. Heksafluorpropilēna komonomērs izjauc polimēra kristāliskumu un samazina kausējuma viskozitāti, kas ļauj apstrādāt FEP ar kausējuma ekstrūzijas palīdzību. FEP maksimālā nepārtrauktā darba temperatūra ir 200 grādi, salīdzinot ar 260 grādiem PTFE.
PTFE ir tetrafluoretilēna homopolimērs. Lineārā struktūra rada augstāku kristāliskumu, kas nodrošina PTFE lielāku stiepes izturību, labāku šļūdes pretestību un augstāku nepārtrauktas darbības temperatūru. PTFE nevar kausēt-, tāpēc to ražo ar presformēšanas un saķepināšanas palīdzību.
Siltumvadītspējas salīdzinājums
FEP un PTFE ir līdzīga siltumvadītspēja. PTFE vadītspēja ir 0,25 W/m·K, un FEP vadītspēja ir 0,24 W/m·K. Atšķirība ir niecīga, un tā neietekmē nepieciešamo virsmas laukumu konkrētai siltuma slodzei.
Kopējā siltuma pārneses koeficientā abiem materiāliem dominē šķidruma plēves pretestības, nevis sienas pretestība. Šķidruma-līdz{2}}dzesēšanas pakalpojumos PTFE siltummaiņa kopējais koeficients parasti ir 200–300 W/m²·K, un koeficients FEP siltummainim būtībā ir tāds pats. Izvēli starp diviem materiāliem nevar veikt, pamatojoties uz siltuma veiktspēju.
Flex noguruma pretestības atšķirība
Flex noguruma pretestība ir materiāla spēja izturēt atkārtotu locīšanu un locīšanu bez plaisāšanas. FEP ir zemāka elastības noguruma pretestība nekā PTFE, jo tam ir zemāka kristāliskums un elastīgāka molekulārā struktūra.
Izmantojot zemas-temperatūras ķīmiskās dzesēšanas pakalpojumus, siltummaiņos, kas ir pakļauti vibrācijai, termiskai cikliskumam vai mehāniskai kustībai, var rasties elastīgs nogurums. Caurules lokās, kad siltummainis izplešas un saraujas, un atkārtota locīšana var izraisīt plaisas caurules sieniņā.
PTFE ir augstāka elastības noguruma pretestība nekā FEP, kas padara to piemērotu lietošanai, ja caurules tiek pakļautas atkārtotai locīšanai. FEP ir piemērots apkopei, kur caurules ir stingri atbalstītas un nav pakļautas ievērojamai kustībai.
Caurlaidības pretestības atšķirība
Caurlaidība ir gāzes vai šķidruma difūzija caur polimēru. FEP ir augstāks caurlaidības līmenis nekā PTFE, jo tam ir zemāka kristāliskums un atvērtāka molekulārā struktūra.
Zemas{0}}temperatūras ķīmiskās dzesēšanas pakalpojumā caurlaidība var radīt bažas, ja dzesēšanas šķidrumā ir izšķīdušas gāzes vai ja procesa šķidrums ir jutīgs pret piesārņojumu. Skābekļa vai oglekļa dioksīda iekļūšana caur caurules sieniņu var ietekmēt procesa ķīmiju, un procesa šķidruma caurlaidība caur caurules sieniņu var piesārņot dzesēšanas šķidrumu.
PTFE ir zemāks caurlaidības līmenis nekā FEP, tāpēc tas ir piemērots pakalpojumiem, kur caurlaidība rada bažas. FEP ir piemērots pakalpojumiem, kur caurlaidība nav kritisks faktors.
Temperatūras spēju atšķirība
FEP maksimālā nepārtrauktā darba temperatūra ir 200 grādi, savukārt PTFE maksimālā nepārtrauktā darba temperatūra ir 260 grādi. Zemā temperatūrā abi materiāli labi atrodas to darbības diapazonā, un temperatūras atšķirības neietekmē izvēli.
Temperatūras spēju atšķirība kļūst svarīga, ja mainās procesa apstākļi. Ja dzesēšanas pakalpojums vēlāk tiek pārveidots par apkures pakalpojumu vai ja tiek paaugstināta darba temperatūra, FEP iekārta var nebūt piemērota un būs nepieciešama PTFE iekārta.
Abu materiālu salīdzināšana zemas{0}}temperatūras ķīmiskajā dzesēšanā
Tālāk esošajā tabulā ir apkopoti PTFE un FEP siltummaiņu veiktspējas un izmaksu raksturlielumi zemas-temperatūras ķīmiskās dzesēšanas režīmā 10 grādu temperatūrā ar 30% glikola šķīdumu.
| Raksturīgs | PTFE siltummainis | FEP siltummainis | Priekšrocība |
|---|---|---|---|
| Siltumvadītspēja | 0.25 W/m·K | 0.24 W/m·K | Vienlīdzīgi |
| Kopējais siltuma pārneses koeficients | 250 W/m²·K | 245 W/m²·K | Vienlīdzīgi |
| Maksimālā nepārtrauktā darba temperatūra | 260 grādi | 200 grādi | PTFE |
| Flex noguruma pretestība | Augsts | Mērens | PTFE |
| Izturība pret caurlaidību | Augsts | Mērens | PTFE |
| Ķīmiskā izturība pret glikola šķīdumu | Lieliski | Lieliski | Vienlīdzīgi |
| Mehāniskā izturība | Augsts | Mērens | PTFE |
| Termiskā triecienizturība | Augsts | Mērens | PTFE |
| Remontējamība | Labi | Labi | Vienlīdzīgi |
| Kalpošanas laiks dzesēšanas servisā | 15-20 gadi | 10-15 gadi | PTFE |
| Kapitāla izmaksas par 20 kW nodevu | $18,000 | $14,000 | FEP |
| Uzstādīšanas izmaksas | $2,500 | $2,500 | Vienlīdzīgi |
| Ikgadējās uzturēšanas izmaksas | $1,200 | $1,800 | PTFE |
| Piecu{0}}gadu kopējās izmaksas | $33,500 | $33,500 | Vienlīdzīgi |
Piecu{0}}gadu kopējās izmaksu vērtības pieņem ražošanas vērtību 400 ASV dolāru stundā, un tajās ietilpst kapitāla izmaksas, uzstādīšanas izmaksas un uzturēšanas izmaksas piecu gadu laikā. Piecu-gadu kopējās izmaksas būtībā ir vienādas, jo zemākas FEP kapitāla izmaksas tiek kompensētas ar augstākām uzturēšanas izmaksām.
Kad FEP ir labāka izvēle
FEP ir labāka izvēle vairākās īpašās lietojumprogrammās.
Pakalpojums zemas-temperatūras režīmā bez piepūles.Temperatūrā, kas zemāka par 50 grādiem, un ar stingri atbalstītām caurulēm FEP darbojas tikpat labi kā PTFE ar zemākām kapitāla izmaksām.
Ne{0}}kritisks caurlaidības pakalpojums.Ja gāzu vai šķidrumu caurlaidība caur caurules sieniņu nerada bažas, FEP ir piemērots.
Īss kalpošanas laiks.Ja paredzams, ka siltummaiņa kalpošanas laiks ir 10 gadi vai mazāk, FEP ir piemērots un lētāks.
Izmaksu{0}}jutīgas lietojumprogrammas.Ja kapitāla budžets ir ierobežots, FEP nodrošina atbilstošu veiktspēju par zemākām izmaksām.
Standarta dzesēšanas pakalpojums.Standarta dzesēšanas pakalpojumam bez neparastām ķīmiskām vai mehāniskām prasībām FEP ir piemērots.
Kad PTFE ir labāka izvēle
PTFE ir labāka izvēle vairākos īpašos lietojumos.
Flexing serviss.Ja caurules ir pakļautas vibrācijai, termiskai cikliskumam vai mehāniskai kustībai, PTFE ir lielāka elastības noguruma izturība nekā FEP.
Caurlaidības{0}}jutīgs pakalpojums.Ja rodas bažas par gāzu vai šķidrumu caurlaidību caur caurules sieniņu, PTFE ir zemāks caurlaidības līmenis nekā FEP.
Augstas{0}}temperatūras pakalpojums.Ja darba temperatūra var pārsniegt 200 grādus, ir nepieciešams PTFE, jo FEP mīkstina un zaudē spēku.
Ilga kalpošanas laika prasība.Ja paredzams, ka siltummaiņa kalpošanas laiks ir 15 gadi vai vairāk, PTFE ir labāka izvēle, jo tam ir lielāka mehāniskā izturība un labāka šļūdes pretestība.
Augstas-tīrības pakāpes pakalpojums.Ja procesa šķidrums ir jutīgs pret piesārņojumu, PTFE ir zemāks caurlaidības līmenis un mazāks ekstrahējamais daudzums nekā FEP.
Dizaina iezīmes, kas ietekmē izvēli
Vairākas dizaina iezīmes ietekmē izvēli starp PTFE un FEP.
Caurules balstu atstatums.Ciešāka cauruļu atbalsta atstarpe samazina cauruļu locīšanu, kas samazina elastības noguruma prasību un ļauj izmantot FEP.
Plūsmas ātrums.Lielāks plūsmas ātrums palielina vibrāciju un cauruļu locīšanu, kas dod priekšroku PTFE.
Termiskā cikla biežums.Biežāka termiskā cikla maiņa palielina cauruļu locīšanu, kas dod priekšroku PTFE.
Procesa šķidruma jutība.Jutīgākiem procesa šķidrumiem ir nepieciešams zemāks caurlaidības līmenis, kas dod priekšroku PTFE.
Darba temperatūras robeža.Lielāka robeža starp darba temperatūru un materiāla ierobežojumu nodrošina lielāku elastību turpmākām procesa izmaiņām, kas dod priekšroku PTFE.
Specifikācijas parametri zemas-temperatūras ķīmiskai dzesēšanai
Iekārtu inženieriem, kas novērtē PTFE un FEP siltummaiņus zemas temperatūras -ķīmiskajai dzesēšanai, ar piegādātāju jāapstiprina tālāk norādītie parametri.
Dzesēšanas šķidruma ķīmija.Norādiet dzesēšanas šķidruma sastāvu, tostarp glikola, sālījuma vai citu piedevu koncentrāciju.
Darba temperatūra.Norādiet maksimālo darba temperatūru un paredzamo temperatūras profilu.
Procesa šķidruma jutība.Norādiet procesa šķidruma jutību pret piesārņojumu no caurlaidības.
Elastīgi nosacījumi.Norādiet vibrāciju, termisko ciklu un mehānisko kustību, ko piedzīvos caurules.
Prasība kalpošanas laikam.Norādiet paredzamo kalpošanas laiku un nomaiņas grafiku.
Siltuma slodze un virsmas laukums.Katrai materiāla opcijai norādiet siltuma slodzi un nepieciešamo virsmas laukumu.
Telpas ierobežojumi.Norādiet pieejamo vietu un maksimālo pieļaujamo nospiedumu.
Apkopes iespējas.Norādiet objekta uzturēšanas iespējas.
Materiālu izvēles atbilstība dzesēšanas pakalpojuma nosacījumiem
PTFE un FEP siltummaiņu izvēle zemas temperatūras ķīmiskajā dzesēšanā{0}} ir atkarīga no locīšanas apstākļiem, caurlaidības jutības, ekspluatācijas ilguma prasībām un izmaksu jutīguma. FEP ir piemērots pakalpojumam zemā-temperatūrā bez liekšanas un caurlaidības, un tas ir lētāks. PTFE ir nepieciešams apkopei, kas saistīta ar liecību, caurlaidību vai ilgu kalpošanas laiku.
Atlases lēmumam ir jābūt balstītam uz{0}}iekārtas specifisku analīzi, kas ietver kapitāla izmaksas, uzstādīšanas izmaksas, uzturēšanas izmaksas un ražošanas zudumu risku. Vienkāršs izklājlapas modelis ar šiem izmaksu komponentiem sniedz informāciju, kas nepieciešama lēmuma pieņemšanai.
Zemas-temperatūras ķīmiskās dzesēšanas iekārtām, kurās tiek izvērtētas siltummaiņa iespējas, materiālu izvēlei jābalstās uz kopējām īpašuma izmaksām paredzamajā kalpošanas laikā, nevis tikai uz kapitāla izmaksām. FEP vienībai ar zemākām kapitāla izmaksām var būt augstākas kalpošanas laika izmaksas, ja tai nepieciešama biežāka nomaiņa.
Iekārtu inženieri un iepirkumu speciālisti, kas novērtē PTFE siltummaiņa specifikācijas zemas-temperatūras ķīmiskai dzesēšanai vai citam kodīgam pakalpojumam, var pieprasīt projekta pārskatīšanu, kas aptver dzesēšanas šķidruma ķīmisko sastāvu, darba temperatūru, procesa šķidruma jutību, elastības apstākļus un kalpošanas laika prasības, lai pārliecinātos, ka materiāla izvēle atbilst faktiskajiem ekspluatācijas apstākļiem un objekta izmaksu struktūrai.
