Dua Bahan Yang Kelihatan Serupa pada Suhu Rendah
FEP dan PTFE kedua-duanya adalah polimer perfluorinated, dan kedua-duanya menentang cecair penyejuk biasa yang digunakan dalam pemprosesan kimia: air sejuk, larutan glikol, air garam dan penyejuk. Pada suhu antara 0 darjah dan 50 darjah, rintangan kimia dan sifat mekanikal kedua-dua bahan adalah serupa, dan pemilihan sering dibuat berdasarkan kos.
FEP ialah kopolimer tetrafluoroetilena dan heksafluoropropilena. Komonomer heksafluoropropilena mengganggu kehabluran polimer dan mengurangkan kelikatan cair, yang membolehkan FEP diproses dengan penyemperitan cair. FEP mempunyai suhu perkhidmatan berterusan maksimum 200 darjah, berbanding 260 darjah untuk PTFE.
PTFE ialah homopolimer tetrafluoroetilena. Struktur linear menghasilkan kehabluran yang lebih tinggi, yang memberikan kekuatan tegangan yang lebih tinggi kepada PTFE, rintangan rayapan yang lebih baik, dan suhu perkhidmatan berterusan yang lebih tinggi. PTFE tidak boleh cair-diproses, jadi ia dibuat oleh pengacuan mampatan dan pensinteran.
Perbandingan Kekonduksian Terma
FEP dan PTFE mempunyai kekonduksian terma yang serupa. PTFE mempunyai kekonduksian 0.25 W/m·K, dan FEP mempunyai kekonduksian 0.24 W/m·K. Perbezaannya boleh diabaikan, dan ia tidak menjejaskan luas permukaan yang diperlukan untuk beban haba tertentu.
Pekali pemindahan haba keseluruhan untuk kedua-dua bahan dikuasai oleh rintangan filem bendalir, bukan oleh rintangan dinding. Dalam perkhidmatan penyejukan cecair-ke-cecair, pekali keseluruhan untuk penukar haba PTFE biasanya 200–300 W/m²·K, dan pekali untuk penukar haba FEP pada asasnya adalah sama. Pemilihan antara dua bahan tidak boleh dibuat berdasarkan prestasi terma.
Perbezaan Ketahanan Keletihan Flex
Rintangan kelesuan fleksibel ialah keupayaan bahan untuk menahan lenturan dan lenturan berulang tanpa retak. FEP mempunyai rintangan keletihan fleksibel yang lebih rendah daripada PTFE kerana kehablurannya yang lebih rendah dan struktur molekulnya yang lebih fleksibel.
Dalam-perkhidmatan penyejukan kimia suhu rendah, kelesuan lentur boleh berlaku dalam penukar haba yang tertakluk kepada getaran, kitaran haba atau pergerakan mekanikal. Tiub melentur apabila penukar haba mengembang dan mengecut, dan lenturan berulang boleh menyebabkan keretakan pada dinding tiub.
PTFE mempunyai rintangan keletihan fleksibel yang lebih tinggi daripada FEP, yang menjadikannya sesuai untuk perkhidmatan di mana tiub tertakluk kepada lenturan berulang. FEP sesuai untuk perkhidmatan di mana tiub disokong tegar dan tidak tertakluk kepada pergerakan yang ketara.
Perbezaan Rintangan Peresapan
Peresapan ialah resapan gas atau cecair melalui polimer. FEP mempunyai kadar resapan yang lebih tinggi daripada PTFE kerana kehablurannya yang lebih rendah dan struktur molekulnya yang lebih terbuka.
Dalam-perkhidmatan penyejukan kimia bersuhu rendah, resapan boleh menjadi kebimbangan jika cecair penyejuk mengandungi gas terlarut atau jika cecair proses sensitif kepada pencemaran. Penyerapan oksigen atau karbon dioksida melalui dinding tiub boleh menjejaskan kimia proses, dan resapan cecair proses melalui dinding tiub boleh mencemarkan cecair penyejuk.
PTFE mempunyai kadar resapan yang lebih rendah daripada FEP, yang menjadikannya sesuai untuk perkhidmatan di mana resapan menjadi kebimbangan. FEP sesuai untuk perkhidmatan di mana resapan bukanlah faktor kritikal.
Perbezaan Keupayaan Suhu
FEP mempunyai suhu perkhidmatan berterusan maksimum 200 darjah, manakala PTFE mempunyai suhu perkhidmatan berterusan maksimum 260 darjah. Pada suhu rendah, kedua-dua bahan berada dalam julat perkhidmatannya, dan perbezaan keupayaan suhu tidak menjejaskan pemilihan.
Perbezaan keupayaan suhu menjadi penting jika keadaan proses berubah. Jika perkhidmatan penyejukan kemudian ditukar kepada perkhidmatan pemanasan atau jika suhu operasi meningkat, unit FEP mungkin tidak sesuai, dan unit PTFE akan diperlukan.
Membandingkan Dua Bahan dalam-Suhu Penyejukan Kimia Rendah
Jadual berikut meringkaskan prestasi dan ciri kos penukar haba PTFE dan FEP dalam-perkhidmatan penyejukan kimia suhu rendah pada 10 darjah dengan larutan glikol 30%.
| Ciri | Penukar Haba PTFE | Penukar Haba FEP | Kelebihan |
|---|---|---|---|
| Kekonduksian terma | 0.25 W/m·K | 0.24 W/m·K | sama |
| Pekali pemindahan haba keseluruhan | 250 W/m²·K | 245 W/m²·K | sama |
| Suhu perkhidmatan berterusan maksimum | 260 darjah | 200 darjah | PTFE |
| Rintangan keletihan fleksibel | tinggi | Sederhana | PTFE |
| Rintangan resapan | tinggi | Sederhana | PTFE |
| Rintangan kimia terhadap larutan glikol | Cemerlang | Cemerlang | sama |
| Kekuatan mekanikal | tinggi | Sederhana | PTFE |
| Rintangan kejutan terma | tinggi | Sederhana | PTFE |
| Kebolehbaikan | bagus | bagus | sama |
| Hayat perkhidmatan dalam perkhidmatan penyejukan | 15–20 tahun | 10–15 tahun | PTFE |
| Kos modal untuk duti 20 kW | $18,000 | $14,000 | FEP |
| Kos pemasangan | $2,500 | $2,500 | sama |
| Kos penyelenggaraan tahunan | $1,200 | $1,800 | PTFE |
| Jumlah kos lima-tahun | $33,500 | $33,500 | sama |
Jumlah nilai kos lima-tahun mengandaikan nilai pengeluaran sebanyak $400 sejam dan termasuk kos modal, kos pemasangan dan kos penyelenggaraan dalam tempoh lima tahun. Jumlah kos lima-tahun pada asasnya adalah sama kerana kos modal FEP yang lebih rendah diimbangi oleh kos penyelenggaraan yang lebih tinggi.
Apabila FEP Adalah Pilihan Yang Lebih Baik
FEP ialah pilihan yang lebih baik dalam beberapa aplikasi tertentu.
Perkhidmatan suhu-rendah tanpa lenturan.Pada suhu di bawah 50 darjah dan dengan tiub yang disokong tegar, FEP berfungsi serta PTFE pada kos modal yang lebih rendah.
Perkhidmatan resapan bukan{0}}kritikal.Apabila resapan gas atau cecair melalui dinding tiub tidak membimbangkan, FEP adalah mencukupi.
Keperluan hayat perkhidmatan yang pendek.Apabila penukar haba dijangka mempunyai hayat perkhidmatan selama 10 tahun atau kurang, FEP adalah mencukupi dan lebih murah.
Kos-aplikasi sensitif.Apabila belanjawan modal dikekang, FEP menyediakan prestasi yang mencukupi pada kos yang lebih rendah.
Perkhidmatan penyejukan standard.Untuk perkhidmatan penyejukan standard tanpa keperluan kimia atau mekanikal yang luar biasa, FEP adalah memadai.
Apabila PTFE Adalah Pilihan Yang Lebih Baik
PTFE ialah pilihan yang lebih baik dalam beberapa aplikasi tertentu.
Perkhidmatan melenturkan.Apabila tiub tertakluk kepada getaran, kitaran haba, atau pergerakan mekanikal, PTFE mempunyai rintangan keletihan flex yang lebih tinggi daripada FEP.
Permeasi-perkhidmatan sensitif.Apabila resapan gas atau cecair melalui dinding tiub menjadi kebimbangan, PTFE mempunyai kadar resapan yang lebih rendah daripada FEP.
Perkhidmatan suhu tinggi-.Apabila suhu operasi mungkin melebihi 200 darjah, PTFE diperlukan kerana FEP melembutkan dan kehilangan kekuatan.
Keperluan hayat perkhidmatan yang panjang.Apabila penukar haba dijangka mempunyai hayat perkhidmatan selama 15 tahun atau lebih, PTFE adalah pilihan yang lebih baik kerana ia mempunyai kekuatan mekanikal yang lebih tinggi dan rintangan rayapan yang lebih baik.
Perkhidmatan ketulenan tinggi-.Apabila cecair proses sensitif kepada pencemaran, PTFE mempunyai kadar resapan yang lebih rendah dan bahan yang boleh diekstrak lebih rendah daripada FEP.
Ciri Reka Bentuk Yang Mempengaruhi Pemilihan
Beberapa ciri reka bentuk mempengaruhi pemilihan antara PTFE dan FEP.
Jarak sokongan tiub.Jarak sokongan tiub yang lebih rapat mengurangkan lenturan tiub, yang mengurangkan keperluan keletihan lentur dan membolehkan FEP digunakan.
Halaju aliran.Halaju aliran yang lebih tinggi meningkatkan getaran dan lenturan tiub, yang memihak kepada PTFE.
Kekerapan berbasikal terma.Kitaran haba yang lebih kerap meningkatkan kelenturan tiub, yang memihak kepada PTFE.
Proses kepekaan bendalir.Cecair proses yang lebih sensitif memerlukan kadar resapan yang lebih rendah, yang memihak kepada PTFE.
Margin suhu operasi.Margin yang lebih besar antara suhu operasi dan had bahan memberikan lebih fleksibiliti untuk perubahan proses masa hadapan, yang memihak kepada PTFE.
Parameter Spesifikasi untuk-Penyejukan Kimia Suhu Rendah
Jurutera peralatan yang menilai penukar haba PTFE dan FEP untuk-penyejukan kimia suhu rendah hendaklah mengesahkan parameter berikut dengan pembekal.
Kimia cecair penyejuk.Nyatakan komposisi cecair penyejuk, termasuk kepekatan glikol, air garam atau bahan tambahan lain.
Suhu operasi.Nyatakan suhu operasi maksimum dan profil suhu yang dijangkakan.
Proses kepekaan bendalir.Nyatakan sensitiviti cecair proses kepada pencemaran daripada resapan.
Keadaan melenturkan.Nyatakan getaran, kitaran haba dan pergerakan mekanikal yang akan dialami oleh tiub.
Keperluan hayat perkhidmatan.Nyatakan jangka hayat perkhidmatan dan jadual penggantian.
Beban haba dan luas permukaan.Tentukan beban haba dan luas permukaan yang diperlukan untuk setiap pilihan bahan.
Kekangan ruang.Nyatakan ruang yang ada dan jejak maksimum yang dibenarkan.
Keupayaan penyelenggaraan.Nyatakan keupayaan penyelenggaraan kemudahan.
Memadankan Pemilihan Bahan dengan Keadaan Perkhidmatan Penyejukan
Pemilihan antara penukar haba PTFE dan FEP dalam-penyejukan kimia suhu rendah bergantung pada keadaan lenturan, kepekaan resapan, keperluan hayat perkhidmatan dan kepekaan kos. FEP adalah memadai untuk perkhidmatan suhu-rendah tanpa lenturan dan tiada kebimbangan resapan, dan ia lebih murah. PTFE diperlukan untuk perkhidmatan dengan lenturan, kebimbangan resapan atau keperluan hayat perkhidmatan yang panjang.
Keputusan pemilihan hendaklah berdasarkan analisis-khusus kemudahan yang menggabungkan kos modal, kos pemasangan, kos penyelenggaraan dan pendedahan kerugian pengeluaran. Model hamparan mudah dengan komponen kos ini menyediakan maklumat yang diperlukan untuk membuat keputusan.
Untuk kemudahan penyejukan kimia suhu rendah-yang menilai pilihan penukar haba, pemilihan bahan hendaklah berdasarkan jumlah kos pemilikan sepanjang jangka hayat perkhidmatan, bukan hanya kos modal. Unit FEP dengan kos modal yang lebih rendah mungkin mempunyai kos seumur hidup yang lebih tinggi jika ia memerlukan penggantian yang lebih kerap.
Jurutera peralatan dan pakar perolehan yang menilai spesifikasi penukar haba PTFE untuk -penyejukan kimia suhu rendah atau perkhidmatan menghakis lain boleh meminta semakan reka bentuk yang meliputi kimia cecair penyejuk, suhu operasi, kepekaan cecair proses, keadaan lenturan dan keperluan hayat perkhidmatan untuk mengesahkan pemilihan bahan dipadankan dengan keadaan perkhidmatan dan struktur kos sebenar kemudahan tersebut.
