Ķīmiskā rūpnīca pasūtīja divus PTFE iegremdēšanas sildītājus identiskām kodināšanas tvertnēm. Vienam bija 1,5 mm PTFE starplika. Otram bija 2,5 mm starplika. Abi tika novērtēti ar tādu pašu jaudu un spriegumu. Pēc astoņpadsmit mēnešiem plānais-izklātais sildītājs joprojām darbojās labi. Biezais-izklātais sildītājs neizdevās-nevis caursūkšanās, bet gan lokālas pārkaršanas dēļ. Biezākā starplika bija pievienojusi pietiekami daudz termiskās pretestības, lai nobīdītu apvalka temperatūru noārdīšanās diapazonā.
Ieliktņa biezums ir viens no svarīgākajiem lēmumiem PTFE iegremdējamā sildītāja specifikācijā un viens no vismazāk saprotamajiem lēmumiem. Biezāka starplika nodrošina garāku caurlaidības ceļu un labāku mehānisko izturību. Bet tas arī palielina termisko pretestību, paaugstinot apvalka temperatūru jebkuram noteiktam vatu blīvumam. Optimālais biezums līdzsvaro šos konkurējošos efektus.
PTFE starplikas termiskā pretestība
Siltumam ir jāšķērso PTFE starplika, pirms tas sasniedz procesa šķidrumu. Ieliktņa siltuma pretestība ir proporcionāla tās biezumam un apgriezti proporcionāla tās siltumvadītspējai. PTFE pie 0,25 W/m·K 1,5 mm starplika pievieno aptuveni 6 grādu temperatūras kritumu pie 1,0 W/cm². 2,5 mm starplika pievieno aptuveni 10 grādus. 3,5 mm starplika palielina aptuveni 14 grādus.
Šie temperatūras kritumi palielina konvektīvo kritumu pie apvalka virsmas un iekšējos pilienus pāri MgO un metāla elementam. Kopējā apvalka-līdz-atšķirība nosaka polimēra faktisko darba temperatūru.
| Ieliktņa biezums | Termiskā pretestība | Apvalka ΔT pie 1,0 W/cm² | Apvalka ΔT pie 1,5 W/cm² | Relatīvais caurlaidības ceļš |
|---|---|---|---|---|
| 1,0 mm | Zems | 4 grādu | 6 grādi | Īss |
| 1,5 mm | Mērens | 6 grādi | 9 grādu | Mērens |
| 2,0 mm | Vidēji – augsts | 8 grādi | 12 grādi | Gari |
| 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 starpliku biezumiem
Caurlaidības maiņa-izslēgta
Biezāka starplika palēnina caurlaidību, palielinot difūzijas ceļa garumu. Ja vienīgais apsvērums būtu caurlaidība, biezākā starplika vienmēr būtu vislabākā. Bet biezāka starplika paaugstina apvalka temperatūru, un augstāka temperatūra paātrina caurlaidību. Abi efekti darbojas viens pret otru.
Noteiktam vatu blīvumam ir optimāls biezums, kas samazina kopējo caurlaidības ātrumu. Zem šī biezuma caurlaidības ceļš ir pārāk īss. Pārsniedzot šo biezumu, temperatūras izraisītais paātrinājums{2}}atsver ceļa-garuma ieguvumu.
Praksē optimālais biezums ir atkarīgs no temperatūras un ķīmijas. Vidējai-temperatūrai (50–70 grādi) viegli agresīvā ķīmijā 1,5–2,0 mm starplika nodrošina labu līdzsvaru. Augstākas-temperatūras (70–90 grādi) vai agresīvākai ķīmiskajai vielai ir piemērota 2,0–2,5 mm starplika, ja tiek samazināts vatu blīvums, lai uzturētu apvalka temperatūru drošās robežās.
| Servisa stāvoklis | Ieteicamais oderējuma biezums | Vatu blīvuma ierobežojums | Paredzamais kalpošanas laiks |
|---|---|---|---|
| <60°C, mild chemistry | 1,0–1,5 mm | 1,4–1,6 W/cm² | 5-8 gadi |
| 60–70 grādi, mērena ķīmija | 1,5–2,0 mm | 1,2–1,4 W/cm² | 3-5 gadi |
| 70–80 grādi, agresīva ķīmija | 2,0–2,5 mm | 1,0–1,2 W/cm² | 2-4 gadi |
| 80–90 grādi, ļoti agresīvs | 2,5–3,0 mm | 0,8–1,0 W/cm² | 1,5-3 gadi |
| >90 grādi vai HF-satur | 3,0 mm+ | 0,6–0,8 W/cm² | 1-2 gadi |
Ieteikumi starplikas biezumam atkarībā no ekspluatācijas stāvokļa
Mehāniskās izturības apsvērumi
Biezāka starplika labāk iztur mehāniskus bojājumus nekā plānas. Tvertnēs, kur apstrādājamās detaļas vai statīvi var saskarties ar sildītāju vai kur tīrīšana ir saistīta ar suku vai skrāpēšanu, biezāka čaula nodrošina aizsardzību pret izgrauzšanu un noberšanos.
Plāns oderējums ir neaizsargātāks pret trieciena bojājumiem. Izgriezums 1,0 mm starplikā var iekļūt pusceļā caur polimēru, radot vāju vietu, kas termiskās cikla laikā var saplaisāt. Tāds pats trieciens uz 2,5 mm starpliku var atstāt tikai virsmas nospiedumu.
Biezāka oderējuma mehāniskās izturības priekšrocības ir reālas, taču tai ir jābūt līdzsvarotai ar termisko ietekmi. Lietojumos, kur ir iespējami mehāniski bojājumi, labākais kompromiss var būt biezāka starplika ar mazāku vatu blīvumu.
Ieliktņa biezuma un vatu blīvuma saskaņošana
Ieliktņa biezums un vatu blīvums ir jāizvēlas kopā. Bieza starplika ar augstu vatu blīvumu rada nepieņemami augstu apvalka temperatūru. Plāns oderējums ar zemu vatu blīvumu ir termiski efektīvs, taču agresīvā ķīmijā var nenodrošināt pietiekamu caurlaidības pretestību.
Praktiskā pieeja ir vispirms izvēlēties starplikas biezumu, pamatojoties uz ķīmiju un temperatūru, un pēc tam izvēlēties vatu blīvumu, kas uztur apvalka temperatūru drošā diapazonā šim biezumam. 2,5 mm starplika ar 1,0 W/cm² var darboties tādā pašā apvalka temperatūrā kā 1,5 mm starplika ar 1,4 W/cm², taču biezāka starplika nodrošina labāku caurlaidības pretestību un mehānisko izturību.
| Ieliktņa biezums | Maksimālais vatu blīvums apvalkam<100°C | Maksimālais vatu blīvums apvalkam<110°C | Labākā lietojumprogramma |
|---|---|---|---|
| 1,0 mm | 1,6 W/cm² | 1,8 W/cm² | Zema-temperatūra, tīri šķidrumi |
| 1,5 mm | 1,4 W/cm² | 1,6 W/cm² | Mērens serviss |
| 2,0 mm | 1,2 W/cm² | 1,4 W/cm² | Lielākā daļa apšuvuma vannas |
| 2,5 mm | 1,0 W/cm² | 1,2 W/cm² | Agresīva ķīmija |
| 3,0 mm | 0,8 W/cm² | 1,0 W/cm² | HF, augstas{0}}temperatūras pakalpojums |
Ieliktņa biezuma un vatu blīvuma kombinācijas drošai apvalka temperatūrai
Ja ar standarta biezumu nepietiek
Dažiem lietojumiem ir nepieciešams oderējuma biezums vai vatu blīvuma kombinācijas, ko standarta sildītāji nepiedāvā. Tvertnei ar ļoti agresīvu ķīmisko sastāvu paaugstinātā temperatūrā var būt nepieciešams 3,0 mm starplika ar 0,8 W/cm²-kombināciju, kam nepieciešams liels virsmas laukums un pielāgota konfigurācija.
Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ļauj optimizēt starplikas 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.
