Ķīmiskā rūpnīca pasūtīja divus PTFE iegremdējamos sildītājus identiskām tvertnēm. Vienam bija 1,5 mm PTFE apvalks. Otram bija 2,5 mm apvalks. Abi tika novērtēti ar tādu pašu jaudu un spriegumu. Pēc astoņpadsmit mēnešiem plānais -apvalku sildītājs joprojām darbojās labi. Biezais-apvalks sildītājs neizdevās-nevis caursūkšanās, bet gan lokālas pārkaršanas dēļ. Biezāks apvalks bija pievienojis pietiekami daudz termiskās pretestības, lai novirzītu virsmas temperatūru noārdīšanās diapazonā.
Apvalka biezums ir viens no svarīgākajiem lēmumiem PTFE iegremdējamā sildītāja specifikācijā un viens no vismazāk saprotamajiem lēmumiem. Biezāks apvalks nodrošina garāku caurlaidības ceļu un labāku mehānisko izturību. Bet tas arī palielina siltuma pretestību, paaugstinot virsmas temperatūru jebkuram noteiktam vatu blīvumam. Drošais vatu blīvums ir atkarīgs no apvalka biezuma.
PTFE apvalka termiskā pretestība
Siltumam jāšķērso PTFE apvalks, pirms tas sasniedz procesa šķidrumu. Apvalka termiskā pretestība ir proporcionāla tā biezumam un apgriezti proporcionāla tā siltumvadītspējai. PTFE pie 0,25 W/m·K 1,5 mm apvalks pievieno aptuveni 6 grādu temperatūras kritumu pie 1,0 W/cm². 2,5 mm apvalks pievieno aptuveni 10 grādus. 3,5 mm apvalks palielina aptuveni 14 grādus.
Šie temperatūras kritumi palielina konvektīvo kritumu pie virsmas un iekšējos pilienus pāri pildvielai un metāla apvalkam. Kopējā virsmas -līdz- atstarpe nosaka polimēra faktisko darba temperatūru.
| Apvalka biezums | Termiskā pretestība | Virsmas ΔT pie 1,0 W/cm² | Virsmas ΔT pie 1,5 W/cm² | Relatīvais caurlaidības ceļš |
|---|---|---|---|---|
| 1,0 mm | Zems | 4 grāds | 6 grādi | Īss |
| 1,5 mm | Mērens | 6 grādi | 9 grādu | Mērens |
| 2,0 mm | Vidēji – augsts | 8 grādi | 12 grādi | Garš |
| 2,5 mm | Augsts | 10 grādi | 15 grādi | Ilgāk |
| 3,0 mm | Ļoti augsts | 12 grādi | 18 grādi | Garākais |
Termiskā pretestība un caurlaidības ceļš parastajiem PTFE apvalku biezumiem
Kāpēc drošais vatu blīvums samazinās, palielinoties apvalka biezumam
Drošais vatu blīvums ir vatu blīvums, kas uztur virsmas temperatūru polimēram drošā diapazonā. Palielinoties apvalka biezumam, palielinās termiskā pretestība, tāpēc virsmas temperatūra paaugstinās jebkuram noteiktam vatu blīvumam. Lai uzturētu virsmas temperatūru drošā diapazonā, jāsamazina vatu blīvums.
1,5 mm apvalkam vannā 60 grādu temperatūrā vatu blīvums 1,4 W/cm² var uzturēt virsmas temperatūru zem 100 grādiem. 2,5 mm apvalkam tajā pašā vannā drošais vatu blīvums samazinās līdz 1,0–1,2 W/cm². Biezākam apvalkam ir nepieciešams mazāks vatu blīvums, lai sasniegtu tādu pašu virsmas temperatūru.
| Apvalka biezums | Maksimālais vatu blīvums virsmai<100°C | Maksimālais vatu blīvums virsmai<110°C | Maksimālais vatu blīvums virsmai<120°C |
|---|---|---|---|
| 1,0 mm | 1,8 W/cm² | 2,0 W/cm² | 2,2 W/cm² |
| 1,5 mm | 1,4 W/cm² | 1,6 W/cm² | 1,8 W/cm² |
| 2,0 mm | 1,2 W/cm² | 1,4 W/cm² | 1,6 W/cm² |
| 2,5 mm | 1,0 W/cm² | 1,2 W/cm² | 1,4 W/cm² |
| 3,0 mm | 0,8 W/cm² | 1,0 W/cm² | 1,2 W/cm² |
Maksimālais vatu blīvums dažādiem apvalku biezumiem un virsmas temperatūras ierobežojumiem
Izturības un siltuma pārneses{0}}izmaiņa
Biezāks apvalks nodrošina labāku mehānisko izturību un garāku caurlaidības ceļu. Bet tas prasa arī mazāku vatu blīvumu, kas nozīmē lielāku virsmas laukumu ar tādu pašu jaudu. Sildītājs kļūst lielāks un dārgāks.
Optimālais apvalka biezums ir atkarīgs no pielietojuma. Vieglai apkalpošanai plāns apvalks (1,0–1,5 mm) nodrošina pietiekamu izturību un nodrošina lielāku vatu blīvumu. Agresīvai apkalpošanai biezāks apvalks (2,0–3,0 mm) nodrošina labāku ķīmisko izturību, taču tam ir nepieciešams mazāks vatu blīvums un lielāks sildītājs.
| Servisa stāvoklis | Ieteicamais apvalka biezums | Maksimālais vatu blīvums | Relatīvais sildītāja izmērs |
|---|---|---|---|
| viegls,<60°C, clean fluids | 1,0–1,5 mm | 1,4–1,8 W/cm² | Kompakts |
| Mērens, 60–70 grādi | 1,5–2,0 mm | 1,2–1,4 W/cm² | Mērens |
| Agresīvs, 70–80 grādi | 2,0–2,5 mm | 1,0–1,2 W/cm² | Lielāks |
| Ļoti agresīvs, 80–90 grādi | 2,5–3,0 mm | 0,8–1,0 W/cm² | Lielākais |
| HF vai augstas{0}}temperatūras pakalpojums | 3,0 mm+ | 0,6–0,8 W/cm² | Ļoti liels |
Apvalka biezuma un vatu blīvuma ieteikumi atkarībā no ekspluatācijas stāvokļa
Apvalka biezuma atbilstība vatu blīvumam
Apvalka biezums un vatu blīvums jāizvēlas kopā. Biezs apvalks ar augstu vatu blīvumu rada nepieņemami augstu virsmas temperatūru. Plāns apvalks ar zemu vatu blīvumu ir termiski efektīvs, taču agresīvā ķīmijā tas var nenodrošināt pietiekamu caurlaidības pretestību.
Praktiskā pieeja ir vispirms izvēlēties apvalka biezumu, pamatojoties uz ķīmiju un temperatūru, un pēc tam izvēlēties vatu blīvumu, kas uztur virsmas temperatūru drošā diapazonā šim biezumam. 2,5 mm apvalks pie 1,0 W/cm² var darboties tādā pašā virsmas temperatūrā kā 1,5 mm apvalks ar jaudu 1,4 W/cm², taču biezāks apvalks nodrošina labāku caurlaidības pretestību un mehānisko izturību.
Ja ar standarta biezumu nepietiek
Dažiem lietojumiem ir nepieciešams apvalka biezums vai vatu blīvuma kombinācijas, ko standarta sildītāji nepiedāvā. Tvertnei ar ļoti agresīvu ķīmisko sastāvu paaugstinātā temperatūrā var būt nepieciešams 3,0 mm apvalks pie 0,8 W/cm²-kombinācija, kurai nepieciešams liels virsmas laukums un pielāgota konfigurācija.
Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ļauj optimizēt apvalka biezumu un vatu blīvumu konkrētajam lietojumam. Specifikācijas procesam ir nepieciešama vannas ķīmija, darba temperatūra, mehāniskie riska faktori un nepieciešamā jauda. Iekārtām ar prasīgiem lietojumiem šī pieeja līdzsvaro izturību un siltuma pārnesi precīzāk nekā standarta produktu izvēle.
