Speciālā ķīmiskā rūpnīca ziņoja par neparastu simptomu: PTFE iegremdējamais sildītājs viskozā polimēra šķīdumā katru rītu pirmajā karstuma stundā izdalīja asu sprakšķēšanu vai sprakšķēšanu. Troksnis apstājās, kad vanna sasniedza iestatīto vērtību. Sildītājs nebija redzami bojāts, un strāvas patēriņš bija normāls. Taču troksnis bija brīdinājuma zīme-uzsildīšanas fāzes laikā sildītāja virsmā notika lokāla viršana.
Tvaika troksnis uzsilšanas laikā{0}}ir simptoms, kas liecina par plēves vārīšanu uz PTFE virsmas. Sildītāja virsmas temperatūra ir pietiekami augsta, lai iztvaicētu šķidrumu, kas saskaras ar to, bet tvaiki nevar ātri izplūst, jo šķidrums ir viskozs. Tvaika burbuļi spēcīgi sabrūk, kad tie atdalās, radot pūšošu skaņu.
Kāpēc viskozās vannas rada tvaika troksni?
Zemas{0}}viskozitātes šķidrumā, piemēram, ūdenī, tvaika burbuļi viegli atdalās un paceļas uz virsmu. Tie klusi sabrūk vēsākā lielapjoma šķidrumā. Process ir gluds, un netiek radīts troksnis.
Viskozā šķidrumā robežslānis pie sildītāja virsmas ir biezs. Tvaika burbuļi, kas veidojas uz virsmas, nevar viegli atdalīties, jo viskozs šķidrums pretojas to kustībai. Burbuļi kļūst lielāki, pirms tie atbrīvojas. Kad tie beidzot atdalās, tie ātri sabrūk, un sabrukšanas rezultātā rodas spiediena vilnis, kas tiek dzirdams kā čīkstoša vai sprakšķoša skaņa.
| Šķidruma viskozitāte | Burbuļu atdalīšana | Burbuļa izmērs atdalīšanas brīdī | Sabrukuma enerģija | Trokšņa līmenis |
|---|---|---|---|---|
| <10 mPa·s | Viegli | Mazs | Zems | Nav |
| 10–100 mPa·s | Mērens | Mērens | Mērens | Vājš |
| 100–1000 mPa·s | Grūti | Liels | Augsts | Dzirdams |
| >1000 mPa·s | Ļoti grūti | Ļoti liels | Ļoti augsts | Skaļi |
Viskozitāte un tās ietekme uz burbuļu atdalīšanu un trokšņa veidošanos
Kāpēc uzsilšana{0}}ir visneaizsargātākā fāze?
Uzsildīšanas laikā-sildītājs darbojas ar pilnu jaudu. Virsmas temperatūra ir augstāka nekā stabilas darbības laikā, jo šķidrums ir vēsāks un temperatūras starpība starp sildītāju un šķidrumu ir lielāka. Augstāka virsmas temperatūra palielina tvaiku veidošanās ātrumu.
Šķidrums ir arī viskozāks{0}}uzsilšanas laikā. Lielākajai daļai šķidrumu viskozitāte samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Polimēra šķīdums, kas ir 15 000 mPa·s pie 25 grādiem, var būt 5000 mPa·s pie 60 grādiem. Sildīšanas laikā šķidrums sildītāja tuvumā ir vēsāks un viskozāks nekā iestatītajā temperatūrā. Viskozais šķidrums aiztur tvaika burbuļus, un troksnis ir skaļāks.
Kāpēc tvaika troksnis ir svarīgs
Tvaika troksnis nav tikai kairinājums. Tas norāda, ka sildītāja virsmā notiek lokāla viršana. Vārīšanās rada tvaika segu, kas izolē virsmu. Virsmas temperatūra palielinās, un PTFE noārdās ātrāk, nekā tas notiktu normālos darbības apstākļos.
Atkārtota tvaika burbuļu sabrukšana rada arī mehānisku stresu uz PTFE. Spiediena viļņi no sabrukšanas saskaras ar polimēra virsmu. Laika gaitā stress var izraisīt noguruma plaisāšanu un pūslīšu veidošanos.
Tvaika trokšņa novēršana viskozās vannās
Visefektīvākā profilakse ir samazināt sildītāja virsmas temperatūru zem šķidruma viršanas punkta. Tam nepieciešams samazināt vatu blīvumu un uzlabot plūsmu uz sildītāja virsmas.
Mazāks vatu blīvums-0,5–0,8 W/cm² samazina virsmas temperatūru par 15–25 grādiem salīdzinājumā ar 1,0–1,2 W/cm². Zemākā temperatūra saglabā virsmu zem viršanas temperatūras lielākajā daļā viskozu šķidrumu.
Uzlabota plūsma uz sildītāja virsmas -no izvadītāja, recirkulācijas sūkņa vai mehāniskā maisītāja-samazina robežslāņa biezumu un pazemina virsmas temperatūru. Vietējais ātrums 0,3–0,5 m/s ir pietiekams, lai novērstu tvaika troksni lielākajā daļā viskozu šķidrumu.
| Profilakses pasākums | Ietekme uz virsmas temperatūru | Īstenošana |
|---|---|---|
| Mazāks vatu blīvums, 0,5–0,8 W/cm² | 15-25 grādus zemāk | Sildītāja dizains |
| Pedagogs pie sildītāja | 20-30 grādus zemāks | Mazs sūknis vai saspiests gaiss |
| Recirkulācijas cilpa | 25-35 grādi zemāks | Sūknis un cauruļvadi |
| Mehāniskā maisīšana | 15-25 grādus zemāk | Maisītājs vai maisītājs |
Tvaika trokšņa novēršanas pasākumi viskozās vannās
Kad tvaika troksnis norāda uz dizaina problēmu
Sildītājs, kas izstaro tvaika troksni, neskatoties uz zemo vatu blīvumu un uzlabotu plūsmu, norāda, ka sildītāja dizains nav piemērots viskozam šķidrumam. Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ar ļoti zemu vatu blīvumu, lielu virsmas laukumu un plūsmas optimizētu pozīciju novērš lokālas viršanas galveno cēloni. Specifikācijas procesam ir nepieciešama šķidruma viskozitāte darba temperatūrā, viršanas temperatūra, sildītāja pozīcija, plūsmas apstākļi un nepieciešamā jauda. Iekārtām ar viskoziem procesa šķidrumiem šī -pielietojuma pieeja samazina tvaika troksni un pagarina sildītāja kalpošanas laiku.
