Masalah Pemakaian Slurry
Tangki buburan kacau dalam pemprosesan mineral, pengeluaran asid fosforik dan rawatan air sisa menggantung zarah pepejal yang melelas dalam cecair menghakis. Tiub penukar haba yang direndam dalam persekitaran ini mengalami gangguan zarah yang berterusan. Setiap perlanggaran zarah mengeluarkan sejumlah mikroskopik bahan dari permukaan tiub. Selama berbulan-bulan dan bertahun-tahun, hakisan kumulatif menipiskan dinding tiub.
Alumina-PTFE-PTFE yang dikompaun dengan 10-20% serbuk aluminium oksida (Al₂O₃)-dipasarkan sebagai alternatif kalis lelasan kepada PTFE dara. Zarah pengisi seramik, lebih keras daripada matriks PTFE, bertujuan untuk memintas zarah buburan yang memberi kesan dan melindungi polimer daripada haus.
Konsep ini sah dalam pakaian gelongsor kering. Dalam hakisan buburan basah, persekitaran kimia dan antara muka matriks-pengisi memperkenalkan komplikasi yang boleh membalikkan kelebihan prestasi yang dijangkakan. Memahami komplikasi ini adalah penting untuk pemilihan bahan yang betul dalam perkhidmatan kimia yang melelas.
Mekanisme Hakisan Buburan
Hakisan buburan dalam tangki kacau melibatkan zarah terampai dalam cecair yang memberi kesan pada permukaan tiub penukar haba pada halaju sederhana-biasanya 1-5 m/s. Kesan zarah mewujudkan ubah bentuk plastik setempat dalam permukaan PTFE. Kesan berulang mengumpul terikan, akhirnya memisahkan serpihan kecil polimer.
Dalam PTFE dara, permukaan bertindak balas kepada kesan zarah melalui ubah bentuk viskoelastik. Rantai polimer menyerap tenaga hentaman dan berundur secara elastik jika terikan berada di bawah ambang hasil. Hakisan berlaku melalui proses-seperti keletihan selepas banyak kesan. Kadarnya rendah dan seragam.
Dalam PTFE yang diisi alumina-, zarah pengisi adalah tegar. Mereka tidak berubah bentuk di bawah impak. Tenaga impak tertumpu pada antara muka antara zarah alumina keras dan matriks PTFE yang lebih lembut. Kepekatan tegasan memulakan mikro-retak pada sempadan matriks-pengisi. Keretakan ini tumbuh di bawah hentakan berulang. Akhirnya, PTFE di sekelilingnya terlepas, mengambil zarah pengisi bersamanya. Kadar hakisan ditentukan bukan oleh kekerasan pengisi tetapi oleh lekatan pengisi pada matriks dan rintangan keletihan antara muka itu.
| Parameter Hakisan | PTFE dara | Alumina-PTFE yang diisi |
|---|---|---|
| Mekanisme perlindungan hakisan | Penyerapan tenaga viskoelastik | Zarah pengisi memintas kesan |
| Antara muka matriks-pengisi | N/A (homogen) | Tapak tumpuan tekanan |
| Permulaan retak-mikro | Perlahan (bahan seragam) | Dipercepatkan pada sempadan pengisi |
| Kadar hakisan dalam buburan silika kacau (relatif) | 1.0 (garis dasar) | 1.2-1.8× |
| Keadaan permukaan selepas 1,000 jam | Pakaian yang licin dan seragam | Zarah pengisi yang kasar terdedah |
| Kestabilan pekali pemindahan haba | Stabil (permukaan licin) | Merosot (permukaan kasar) |
| Rintangan kimia | Cemerlang | Terkompromi jika asid menyerang pengisi |
Interaksi Pengisi-Kimia
Alumina tahan secara kimia kepada banyak asid tetapi diserang oleh penyelesaian proses biasa tertentu. Dalam buburan asid fosforik, alumina perlahan-lahan bertindak balas untuk membentuk aluminium fosfat. Dalam buburan alkali, alumina larut sebagai aluminat. Serangan kimia pada zarah pengisi di permukaan tiub mengeluarkannya, meninggalkan lubang di permukaan PTFE. Lubang menumpukan tekanan dan mempercepatkan hakisan mekanikal.
Walaupun dalam buburan jinak secara kimia, pendedahan zarah pengisi pada permukaan-yang berlaku apabila matriks PTFE terhakis sedikit-mencipta kekasaran permukaan. Permukaan yang kasar meningkatkan seretan bendalir dan mengurangkan pekali pemindahan haba luaran. Prestasi pemindahan haba tiub yang diisi-aluminium merosot dari semasa ke semasa, walaupun kadar hakisan rendah.
PTFE dara terhakis secara seragam. Permukaan kekal licin. Pekali pemindahan haba adalah stabil sepanjang hayat perkhidmatan tiub.
Panduan Permohonan
Untuk perkhidmatan buburan yang agresif secara kimia-asid fosforik, air lombong berasid, buburan kaustik-PTFE dara ialah bahan pilihan. Serangan kimia pada pengisi alumina dalam gred terisi menafikan sebarang faedah rintangan lelasan dan boleh mempercepatkan degradasi.
Untuk buburan kimia yang jinak, sangat melelas pada suhu sederhana, PTFE yang diisi-alumina mungkin memberikan hayat haus yang lebih baik jika pengisi-terikat dengan baik pada matriks dan tenaga hentaman zarah berada dalam kapasiti pengisi. Ujian di bawah{3}}syarat khusus tapak disyorkan sebelum menentukan PTFE yang diisi untuk perkhidmatan buburan.
Ringkasan
Tiub penukar haba PTFE dara selalunya sepadan atau mengatasi prestasi alumina-diisi PTFE dalam tangki buburan kacau kerana pengisi-antara muka matriks menjadi tapak permulaan retakan-mikro dipercepatkan di bawah kesan zarah dan kerana serangan kimia pada pengisi dalam buburan berasid atau beralkali dan mengeluarkan zarah pengisi yang kasar. Struktur homogen PTFE Virgin terhakis secara perlahan dan seragam, mengekalkan permukaan licin dan pemindahan haba yang stabil. PTFE yang diisi hendaklah hanya dinyatakan untuk perkhidmatan buburan selepas mengesahkan kedua-dua rintangan kimia pengisi dan lekatan pengisi pada matriks di bawah keadaan proses tertentu.
Sokongan kejuruteraan untuk pemilihan bahan PTFE dalam aplikasi buburan yang melelas tersedia selepas penyerahan komposisi buburan, saiz zarah dan kekerasan, kepekatan pepejal, keamatan pengadukan dan suhu operasi.
