Sebuah kedai kemasan logam menarik pemanas rendaman PTFE dari tangki pembersih alkali selepas enam bulan diservis. Permukaan sarung menunjukkan jalur PTFE yang berubah warna dan melepuh di sepanjang bahagian atas bahagian yang dipanaskan. Bahagian bawah berada dalam keadaan baik. Tangki itu mempunyai lapisan buih yang berterusan pada permukaannya, dan buih buih telah terkumpul pada bahagian atas pemanas, menghasilkan selimut kaya wap-yang menghilangkan permukaan sentuhan cecair.
Selimut buih ialah keadaan di mana lapisan buih yang stabil meliputi sebahagian atau semua permukaan pemanasan. Buih adalah campuran gas dan cecair, dengan pecahan gas yang tinggi. Pecahan gas mempunyai kekonduksian terma yang jauh lebih rendah daripada cecair, jadi buih bertindak sebagai selimut penebat. Permukaan pemanas di bawah buih berjalan lebih panas daripada permukaan yang bersentuhan dengan cecair.
Mengapa Buih Terbentuk dan Menstabilkan dalam Mandian Surfaktan
Buih terbentuk apabila gelembung gas dijana dalam cecair yang mengandungi-agen aktif permukaan. Dalam mandian pembersihan, surfaktan adalah bahan tambahan yang disengajakan yang membantu menghilangkan minyak dan tanah. Surfaktan juga menstabilkan buih, menjadikannya berterusan daripada pecah dengan cepat.
Buih naik ke permukaan dan terkumpul. Dalam tangki dengan pengadukan, buih dijana secara berterusan. Lapisan buih boleh menjadi tebal-50 hingga 100 mm-dan boleh bertahan selama berjam-jam.
Buih juga melekat pada permukaan. Permukaan pemanas, terutamanya jika ia panas, menyediakan tapak nukleasi untuk pelekatan gelembung. Gelembung terkumpul dan bergabung menjadi lapisan buih pada permukaan pemanas.
| Kepekatan Surfaktan | Kadar Pergolakan | Ketinggian Buih | Kegigihan Buih | Risiko Selimut Pemanas |
|---|---|---|---|---|
| <0.5% | rendah | <10 mm | pendek | rendah |
| 0.5–1.0% | Sederhana | 10–30 mm | Sederhana | Sederhana |
| 1.0–2.0% | tinggi | 30–60 mm | Panjang | tinggi |
| >2.0% | tinggi | >60 mm | panjang sangat | Sangat tinggi |
Penjanaan buih dan risiko selimut pemanas dalam mandian surfaktan
Mengapa Selimut Buih Menyebabkan Terlalu Panas
Lapisan buih pada permukaan pemanas mempunyai kekonduksian terma yang 5-20 kali lebih rendah daripada cecair. Haba yang dihasilkan oleh pemanas tidak dapat keluar melalui buih dengan cekap seperti yang boleh melalui cecair. Suhu permukaan pemanas meningkat.
Untuk pemanas yang beroperasi pada 1.2 W/cm², lapisan buih 20 mm boleh menambah 15–25 darjah pada suhu permukaan. Suhu yang lebih tinggi mempercepatkan degradasi PTFE, pemendapan skala dan resapan. Kawasan bertutup buih-menjadi bahagian pertama pemanas yang gagal.
Buih juga mengurangkan kawasan basah pemanas. Jika buih meliputi 30% bahagian atas pemanas, hanya 70% permukaan pemanas bersentuhan dengan cecair. Luas permukaan berkesan dikurangkan, dan ketumpatan watt pada kawasan yang dibasahi meningkat. Ketumpatan watt yang lebih tinggi meningkatkan lagi suhu permukaan.
Bagaimana Selimut Buih Berbeza Daripada Kering-Habis
Kering{0}}berlaku apabila paras cecair jatuh di bawah bahagian atas pemanas dan bahagian terdedah bersentuhan dengan udara. Selimut buih berlaku apabila paras cecair berada di atas pemanas, tetapi lapisan buih menyesarkan cecair dan mencipta zon kaya wap.
Kesan haba adalah serupa-permukaan terlalu panas. Tetapi puncanya berbeza. Kering{3}}adalah masalah kawalan tahap. Selimut buih adalah masalah kawalan buih.
Mencegah Selimut Buih
Pencegahan yang paling berkesan ialah mengawal buih. Ini bermakna mengurangkan kepekatan surfaktan, membuang bahan cemar yang menstabilkan buih, atau menambah agen antibuih.
Mengurangkan kepekatan surfaktan mengurangkan kadar penjanaan buih. Kepekatan surfaktan hendaklah dikekalkan pada tahap minimum yang diperlukan untuk pembersihan yang berkesan.
Mengeluarkan bahan cemar minyak dan tanah mengurangkan kestabilan buih. Bahan cemar bertindak sebagai penstabil buih. Skimming atau penapisan biasa mengeluarkannya dari tab mandi.
Menambah agen antibuih memecahkan buih. Antibuih berasaskan silikon-berkesan tetapi boleh mencemari mandian. Antifoam bukan{3}}silikon tersedia untuk aplikasi yang membimbangkan pencemaran silikon.
| Langkah Pencegahan | Kesan pada Buih | Perlaksanaan | Kesan ke atas Proses |
|---|---|---|---|
| Kurangkan surfaktan | Penjanaan buih yang lebih rendah | Kawalan kimia mandian | Boleh mengurangkan pembersihan |
| Buang bahan cemar | Kestabilan buih yang lebih rendah | Skimming atau penapisan | tiada |
| Ejen antibuih | Pecah buih | Penambahan kimia | Potensi pencemaran |
| Pemutus buih mekanikal | Mengeluarkan buih | Pemasangan peralatan | tiada |
Langkah-langkah pencegahan untuk selimut buih dalam mandian surfaktan
Apabila Selimut Buih Menunjukkan Masalah Reka Bentuk
Pemanas yang mengalami selimut buih walaupun kawalan buih menunjukkan bahawa kedudukan pemanas atau reka bentuk tangki menggalakkan pengumpulan buih pada permukaan. Konfigurasi pemanas rendaman PTFE tersuai dengan kedudukan yang mengeluarkan buih, ketumpatan watt yang lebih rendah dan reka letak yang dioptimumkan-aliran menangani punca selimut buih. Proses spesifikasi memerlukan kimia mandian, kepekatan surfaktan, kaedah pengadukan, dan watt yang diperlukan. Untuk kemudahan dengan mandian berbuih, pendekatan khusus-aplikasi ini mengurangkan kepanasan terlampau berkaitan buih-dan memanjangkan hayat perkhidmatan pemanas.
