Zon Kakisan yang Dilupakan
Tangki proses mengandungi tiga zon kakisan: zon terendam sepenuhnya, ruang wap di atas cecair dan zon percikan di antara muka cecair-udara. Reka bentuk penukar haba memfokus hampir sepenuhnya pada zon terendam-kimia, suhu dan keadaan aliran bendalir proses. Ruang wap diandaikan jinak. Ia tidak.
Di atas mandian asid panas, udara tepu dengan kabus asid dan wap air. Pemeluwapan pada permukaan yang lebih sejuk menghasilkan titisan asid pekat. Oksigen banyak-tidak seperti di zon terendam, di mana oksigen terlarut adalah terhad. Gabungan oksigen yang tinggi, asid pemeluwapan dan suhu yang berubah-ubah mewujudkan persekitaran yang lebih menghakis daripada mandi itu sendiri. Bahagian bukan -penukar haba-pepaipan bekalan wap, saluran balik kondensat, kurungan sokongan dan bahagian atas gegelung rendaman-terhakis dari luar manakala bahagian yang direndam kekal utuh.
PTFE kebal kepada wap-serangan asid fasa atas sebab yang sama ia kebal kepada cecair-serangan fasa: karbon-ikatan fluorin tidak boleh dioksidakan, dihidrolisiskan atau bertindak balas dengan sebarang kepekatan asid sama ada dalam bentuk cecair atau wap.
Mekanisme Kakisan Fasa -Wap pada Logam
Keluli tahan karat dalam zon wap di atas mandian asid hidroklorik atau sulfurik terhakis oleh mekanisme yang berbeza secara asasnya daripada kakisan rendaman. Di dalam tab mandi, permukaan logam dibasahi secara berterusan. Kadar kakisan dihadkan oleh resapan bahan tindak balas melalui filem cecair. Dalam zon wap, permukaan berkitar antara basah dan kering apabila pemeluwapan terbentuk dan menyejat.
Semasa fasa basah, kabus asid yang terlarut dalam kondensat menyerang filem pasif. Kepekatan asid dalam kondensat boleh melebihi kepekatan mandi kerana air menguap secara keutamaan, meninggalkan titisan asid pekat. Semasa fasa kering, sisa asid mengkristal. Hablur adalah higroskopik-ia menyerap lembapan daripada udara semasa tempoh lembap seterusnya,-membentuk semula asid pekat pada antara muka logam-kristal.
Kitaran basah-kering dan kesan kepekatan menghasilkan kadar kakisan setempat 2-5 kali lebih tinggi daripada kadar rendaman berterusan. Zon percikan, di mana titisan cecair daripada pergolakan atau pergerakan bahan kerja membasahi permukaan secara berselang-seli, adalah lebih agresif. Inilah sebabnya mengapa pemanas logam sering gagal terlebih dahulu pada antara muka cecair udara.
| Parameter Kakisan Zon Wap | Keluli Tahan Karat 316L | Titanium Gred 2 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Kadar kakisan dalam zon wap berbanding zon terendam | 2-5× | 1.5-3× | 1.0× (sifar dalam kedua-duanya) |
| Kepekatan asid kondensat vs mandian | 1.2-2.0× (kesan penyejatan) | sama | Tiada kesan |
| Kerosakan berbasikal basah-kering | Teruk (pecahan filem pasif) | Sederhana | tiada |
| Serangan zon percikan | Teruk | Sederhana | tiada |
| Keadaan permukaan luaran selepas 1 tahun | Berlubang, berkarat-berwarna | Terukir, berubah warna | Tidak berubah |
| Keperluan salutan pelindung | Selalunya diperlukan (epoksi, pembalut) | Kadang-kadang diperlukan | Tidak diperlukan |
Asas Kekebalan PTFE
PTFE tidak bergantung pada filem pasif. Rintangan kakisannya adalah wujud pada struktur molekul. Tenaga pemisahan ikatan karbon-fluorin kira-kira 485 kJ/mol melebihi tenaga yang tersedia daripada sebarang tindak balas pemeluwapan asid pada suhu yang terdapat dalam zon wap (biasanya 30-70 darjah ). Molekul asid, sama ada dalam titisan cecair atau bentuk wap, menghadapi permukaan yang tidak menawarkan laluan tindak balas.
Sifat hidrofobik PTFE menyediakan mekanisme perlindungan tambahan. Titisan asid memekatkan manik di permukaan dan bukannya membasahinya. Mereka melancarkan atau menyejat sebagai titisan diskret dan bukannya membentuk filem konduktif berterusan. Kitaran basah-kering yang memusnahkan filem pasif logam tidak menjejaskan PTFE kerana tiada filem untuk dimusnahkan.
Keseluruhan penukar haba-tiub terendam, pengepala, sambungan paip luaran dan rangka sokongan-boleh dibuat daripada PTFE atau komponen fluoropolimer yang sesuai, memberikan imuniti lengkap di ketiga-tiga zon kakisan.
Akibat Praktikal untuk Kehidupan Pemanas
Hakisan zon wap-pemanas logam selalunya menentukan hayat perkhidmatan keseluruhan. Gegelung titanium yang akan bertahan selama 5 tahun berdasarkan kadar kakisan rendaman mungkin gagal dalam 2-3 tahun disebabkan oleh lubang luar pada garisan air. Kegagalan adalah tidak dijangka kerana bahagian yang direndam kelihatan utuh semasa pemeriksaan. Serangan luaran tersembunyi di atas paras cecair, hanya kelihatan apabila tangki telah disalirkan.
Penukar PTFE tidak mempunyai zon kegagalan tersembunyi. Setiap bahagian penukar, direndam atau terdedah, mempunyai imuniti kimia yang sama. Hayat perkhidmatan ditentukan oleh zon yang paling mencabar-bahagian terendam di bawah tekanan wap-dan bukannya oleh mekanisme kakisan luaran yang diabaikan.
Ringkasan
Penukar haba PTFE bertahan dalam pendedahan kepada wap asid campuran melebihi paras cecair kerana imuniti kakisan fluoropolimer memanjang sama kepada fasa cecair dan wap. Tidak seperti keluli tahan karat dan titanium, yang mengalami serangan luar yang dipercepatkan daripada asid pemeluwapan dan kitaran kering-basah dalam zon wap, PTFE tidak terjejas. Keseluruhan penukar-direndam, wap-terdedah dan zon percikan-berkongsi kelonggaran kimia yang sama.
Penghapusan kakisan fasa wap-menghapuskan mekanisme kegagalan tersembunyi yang sering menentukan hayat perkhidmatan pemanas logam. Penukar PTFE tidak mempunyai "zon terlupa" di mana serangan luaran boleh memendekkan hayat peralatan secara tidak dijangka.
Sokongan kejuruteraan untuk spesifikasi penukar haba PTFE dalam persekitaran wap yang kurang pengudaraan atau agresif tersedia selepas penyerahan kimia mandi, suhu operasi, reka bentuk pengudaraan tangki dan sebarang sejarah kakisan luaran pada pemanas semasa.
