Divi materiāli, kas uz papīra izskatās savstarpēji aizvietojami
Ķīmiskās apstrādes rūpnīca nosaka siltummaini sērskābes apkalpošanai pie 150 grādiem. Iepirkuma dokumentā norādīts, ka caurules materiāls ir "PTFE vai līdzvērtīgs" un caurules izmēri ir 6 mm OD ar 0,8 mm sienu. Tiek saņemti divi piedāvājumi: viens ar PTFE caurulēm un viens ar PFA caurulēm. PFA piedāvājums ir par 15% augstāks, un piegādes laiks ir četras nedēļas garāks.
Izvēle tiek veikta, pamatojoties uz zemāku cenu, un tiek pasūtīta PTFE iekārta. Ierīce ir uzstādīta un darbojas aptuveni 14 mēnešus, pirms veidojas noplūde caurules -to{3}}caurules loksnes savienojumā. Pārbaudē atklājas, ka PTFE savienojuma vietā ir izlīdis un metinātā šuve ir saplaisājusi. PFA iekārtai, ja tā būtu izvēlēta, būtu bijis metināts savienojums ar lielāku šļūdes pretestību darba temperatūrā.
Izvēles lēmums, kas šķita vienkāršs cenu salīdzinājums, patiesībā bija lēmums par maksimālo darba temperatūru un abu materiālu savienojamību.
Ķīmiskās struktūras atšķirība
Gan PTFE, gan PFA ir perfluorēti polimēri, kas nozīmē, ka oglekļa mugurkauls ir pilnībā aizsargāts ar fluora atomiem. Atšķirība ir sānu ķēdēs. PTFE ir lineāra struktūra bez sānu ķēdēm. PFA ir lineāra struktūra ar perfluoralkoksi sānu ķēdēm, kas ir pievienotas mugurkaulam.
PFA sānu ķēdes izjauc polimēra kristāliskumu un samazina kausējuma viskozitāti. Zemāka kausējuma viskozitāte ļauj apstrādāt PFA ar kausējuma ekstrūzijas un iesmidzināšanas formēšanu, kas ražo caurules un komponentus ar gludākām virsmām un uzticamākiem metinātiem savienojumiem nekā PTFE.
PTFE lineārā struktūra rada augstāku kristāliskumu, kas nodrošina PTFE lielāku stiepes izturību, labāku šļūdes pretestību un augstāku nepārtrauktas darbības temperatūru nekā PFA.
Maksimālā darba temperatūras atšķirība
Maksimālā nepārtrauktā darba temperatūra PTFE ir 260 grādi, bet PFA tā ir 260 grādi. Abiem materiāliem ir vienāda nominālās temperatūras robeža. Praktiskā atšķirība parādās diapazona augstākajā galā, kur mehāniskās īpašības sāk atšķirties.
Pie 150 grādiem abi materiāli saglabā pietiekamu mehānisko izturību siltummaiņa apkalpošanai. Pie 200 grādiem PTFE saglabā aptuveni 70% no savas istabas temperatūras -temperatūras stiepes izturības, bet PFA saglabā aptuveni 50%. Pie 250 grādiem PTFE saglabā aptuveni 50%, bet PFA saglabā aptuveni 30%.
Praktiskā nozīme ir tāda, ka temperatūrā, kas pārsniedz 200 grādus, PTFE ir labāka izvēle komponentiem, kas satur spiedienu, savukārt PFA ir ierobežots ar mazāku stresu.
Šļūdes pretestības atšķirība
Šļūde ir materiāla lēna deformācija ilgstošas slodzes ietekmē. PTFE ir labāka šļūdes pretestība nekā PFA augstākas kristāliskuma un lineārās struktūras dēļ. Atšķirība ir īpaši nozīmīga paaugstinātā temperatūrā.
Siltummainī caurules un caurules loksnes tiek pakļautas ilgstošai slodzei no iekšējā spiediena un termiskās izplešanās. Caurules-un-caurules lokšņu savienojumi tiek pakļauti ilgstošai slodzei, ko izraisa savienojuma saspiešana. Laika gaitā materiāls ložņā, un savienojums var atslābt.
PTFE ložņā ar mazāku ātrumu nekā PFA tādā pašā temperatūrā un spriedzē. Augstas temperatūras{1}}apkalpošanā šī atšķirība nosaka savienojuma kalpošanas laiku. PTFE savienojums var kalpot 10–15 gadus, savukārt PFA savienojums var kalpot 5–8 gadus.
Metināšanas integritātes atšķirība
PFA var metināt uzticamāk nekā PTFE, jo tam ir zemāka kausējuma viskozitāte. PFA metināšanas zona ir viendabīgāka, un metināšanas stiprība parasti ir 90–95% no pamatmateriāla stiprības. PTFE metināšanas zona ir mazāk viendabīga, un metināšanas stiprība parasti ir 70–85% no pamatmateriāla stiprības.
Metinātās šuves integritātes atšķirība ir īpaši svarīga cauruļu -un-caurules lokšņu savienojumos, kas ir siltummaiņa visvairāk noslogotās vietas. PFA savienojums ir uzticamāks nekā PTFE savienojums, un PFA savienojuma kalpošanas laiks ir ilgāks.
Virsmas gluduma atšķirība
PFA var izspiest ar gludāku virsmu nekā PTFE, jo tam ir zemāka kausējuma viskozitāte. Gludāka virsma samazina nosēdumu un daļiņu saķeri, kas samazina piesārņojuma ātrumu un tīrīšanas biežumu.
Augstas -temperatūras skābes režīmā gludāka PFA virsma ir priekšrocība, jo skābe var veidot nogulsnes uz caurules virsmas, un nogulsnes samazina siltuma pārneses koeficientu. Gludāka virsma arī samazina daļiņu veidošanos, kas ir svarīga augstas-tīrības lietojumos.
Abu materiālu salīdzināšana augstas{0}}temperatūras skābju servisā
Nākamajā tabulā ir apkopotas PTFE un PFA siltummaiņu veiktspējas un izmaksu raksturlielumi sērskābes ekspluatācijā 150 grādu temperatūrā ar 50% sērskābi.
| Raksturīgs | PTFE siltummainis | PFA siltummainis | Priekšrocība |
|---|---|---|---|
| Maksimālā nepārtrauktā darba temperatūra | 260 grādi | 260 grādi | Vienlīdzīgi |
| Stiepes izturība pie 150 grādiem | 70% no RT | 60% no RT | PTFE |
| Stiepes izturība pie 200 grādiem | 50% no RT | 35% no RT | PTFE |
| Izturība pret šļūdei 150 grādos | Augsts | Mērens | PTFE |
| Šļūdes pretestība 200 grādos | Mērens | Zems | PTFE |
| Metināšanas spēks | 70–85% vecāku | 90–95% vecāku | PFA |
| Virsmas gludums | Labi | Lieliski | PFA |
| Izturība pret piesārņojumu | Mērens | Augsts | PFA |
| Ķīmiskā izturība pret sērskābi | Lieliski | Lieliski | Vienlīdzīgi |
| Kalpošanas laiks augstas{0}}temperatūras skābē | 10-15 gadi | 8-12 gadi | PTFE |
| Kapitāla izmaksas par 30 kW nodevu | $28,000 | $32,000 | PTFE |
| Uzstādīšanas izmaksas | $3,000 | $3,000 | Vienlīdzīgi |
| Ikgadējās uzturēšanas izmaksas | $2,000 | $2,500 | PTFE |
| Piecu{0}}gadu kopējās izmaksas | $50,000 | $55,000 | PTFE |
Piecu{0}}gadu kopējo izmaksu vērtībās tiek pieņemta ražošanas vērtība 600 ASV dolāru stundā, un tās ietver kapitāla izmaksas, uzstādīšanas izmaksas un uzturēšanas izmaksas piecu gadu laikā.
Kad PFA ir labāka izvēle
PFA ir labāka izvēle vairākās īpašās lietojumprogrammās.
Augstas-tīrības pakāpes pakalpojums.PFA virsma ir gludāka un daļiņu veidošanās ir mazāka nekā PTFE, kas padara to piemērotu pusvadītāju un farmācijas lietojumiem, kur daļiņu piesārņojums rada bažas.
Netīrumu serviss.Gludāka PFA virsma samazina nosēdumu saķeri, kas samazina piesārņojuma ātrumu un tīrīšanas biežumu.
Metināto savienojumu -kritiskais pakalpojums.PFA metināšanas šuves ir uzticamākas nekā PTFE šuves, tāpēc PFA ir labāka izvēle pakalpojumiem, kur savienojuma integritāte ir ļoti svarīga.
Zemākas{0}}temperatūras pakalpojums.Temperatūrā, kas zemāka par 150 grādiem, abi materiāli darbojas labi, un gludāka PFA virsma un uzticamākas šuves var dot priekšroku PFA, neskatoties uz augstākajām izmaksām.
Pielāgotas{0}}komponentes.PFA var veidot sarežģītās formās, kuras ir grūti izgatavot, izmantojot PTFE, tāpēc tas ir piemērots individuāli izgatavotām -siltummaiņu sastāvdaļām.
Kad PTFE ir labāka izvēle
PTFE ir labāka izvēle vairākos īpašos lietojumos.
Augsta{0}}temperatūra virs 200 grādiem .PTFE saglabā savu mehānisko izturību temperatūrā virs 200 grādiem, savukārt PFA mīkstina un zaudē spēku.
Augsta spiediena{0}}serviss.PTFE ir augstāka šļūdes pretestība nekā PFA, kas padara to piemērotu augsta spiediena{0}}apkalpošanai, kur ir liela ilgstoša slodze.
Lielo siltummaiņu serviss.PTFE ir lētāks nekā PFA, tāpēc tas ir piemērots lieliem siltummaiņiem, kur kapitāla izmaksas ir būtisks faktors.
Termiskā riteņbraukšanas serviss.PTFE ir augstāka termiskā triecienizturība nekā PFA, kas padara to piemērotu lietošanai ar biežām temperatūras izmaiņām.
Ilga kalpošanas laika prasība.PTFE ir labāka šļūdes pretestība un ilgāks kalpošanas laiks nekā PFA augstās{0}}temperatūras apstākļos, kas padara to piemērotu lietojumiem, kur kalpošanas laiks ir izšķirošs faktors.
Augstas{0}}temperatūras skābes pakalpojuma specifikācijas parametri
Iekārtu inženieriem, kas novērtē PTFE un PFA siltummaiņus augstas temperatūras -temperatūras skābju apkalpošanai, ar piegādātāju jāapstiprina tālāk norādītie parametri.
Skābju ķīmija.Norādiet skābes sastāvu, tostarp koncentrāciju un piesārņotājus.
Darba temperatūra.Norādiet maksimālo darba temperatūru un paredzamo temperatūras profilu.
Darba spiediens.Norādiet maksimālo darba spiedienu.
Siltuma slodze un virsmas laukums.Katrai materiāla opcijai norādiet siltuma slodzi un nepieciešamo virsmas laukumu.
Savienojuma dizains.Norādiet caurules -to{1}}caurules loksnes savienojuma dizainu un nepieciešamo metināšanas stiprību.
Virsmas apdare.Norādiet nepieciešamo virsmas apdari netīrumiem un daļiņu kontrolei.
Termiskā riteņbraukšana.Norādiet paredzamo termisko ciklu skaitu un apjomu.
Prasība kalpošanas laikam.Norādiet paredzamo kalpošanas laiku un nomaiņas grafiku.
Materiāla izvēles atbilstība temperatūrai un šuvju prasībām
Izvēle starp PTFE un PFA siltummaiņiem augstas -temperatūras skābju režīmā ir atkarīga no temperatūras, spiediena, savienojuma integritātes prasības un virsmas apdares prasības. PTFE ir labāka šļūdes pretestība un augstāka praktiskā temperatūras robeža, savukārt PFA ir labāka metināšanas integritāte un gludāka virsma.
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.
Augstas -temperatūras skābju apkalpošanas iekārtām, kas novērtē siltummaiņa iespējas, materiālu izvēlei ir jābalstās uz kopējām īpašuma izmaksām paredzamajā kalpošanas laikā, nevis tikai uz kapitāla izmaksām vai siltuma veiktspēju. PFA vienībai ar augstākām kapitāla izmaksām var būt zemākas ekspluatācijas izmaksas, ja tai nepieciešama mazāka apkope un tā ražo mazāk daļiņu.
Iekārtu inženieri un iepirkumu speciālisti, kas novērtē PTFE siltummaiņa specifikācijas augstas -temperatūras skābes vai citam korozijai pakļautam pakalpojumam, var pieprasīt projekta pārskatīšanu, kas aptver skābes ķīmiju, darba temperatūru, darba spiedienu, savienojuma konstrukciju, virsmas apdari un kalpošanas laika prasības, lai pārliecinātos, ka materiāla izvēle atbilst faktiskajiem ekspluatācijas apstākļiem un objekta izmaksu struktūrai.
