Предизвикателството за редуващо се почистване
Машините за миене на промишлени части и системите за почистване-на-место преминават между киселинни и алкални почистващи разтвори. Типичен цикъл: 15% солна киселина при 60 градуса за 20 минути, изплакване с вода, 10% натриев хидроксид при 70 градуса за 20 минути, изплакване с вода, повторете. Топлообменникът претърпява промяна на температурата от 10 градуса при всеки химичен преход, плюс химическото излагане на двете крайности на pH.
Емайлираният чугун (чугун със стъклена-облицовка) се използва в оборудването за химическо почистване от десетилетия. Стъклената облицовка осигурява химическа устойчивост. Чугунът осигурява здравина и ниска цена. Слабостта е връзката стъкло-желязо. Диференциалното термично разширение между стъклото (3-6 × 10⁻⁶/градус) и чугуна (10-12 × 10⁻⁶/градус) създава напрежение на срязване на границата по време на всеки топлинен цикъл. В продължение на стотици цикли стъклото може да се отлепи от желязото, излагайки субстрата на бърза корозия.
PTFE няма интерфейс, който да се провали. Хомогенният полимер поема топлинно разширение чрез вискоеластична релаксация.
Режимът на счупване
В емайлирания чугун стъклената облицовка е под напрежение на натиск при температура на околната среда-преднамерен резултат от производствения процес, който използва диференциалното свиване по време на охлаждане за предварително-напрягане на стъклото. Това напрежение на натиск осигурява резерв срещу повреда при опън по време на експлоатация.
При нагряване чугунът се разширява повече от стъклото. Диференциалът намалява предварителното-напрежение на натиск. По време на охлаждането напрежението на натиск се възстановява. Всеки пълен термичен цикъл-нагряване и охлаждане-подлага стъклото на цикъл на напрежение. След стотици цикли микро-пукнатините от умора започват при присъщи дефекти в стъклените-мехурчета, включвания или тънки петна. Пукнатините растат с продължаване на цикъла. В крайна сметка парче стъкло се отделя от желязната основа-и се разцепва.
След като желязото е изложено, редуващите се киселинни и алкални разтвори го атакуват бързо. Желязото корозира, подрязва съседното стъкло и ускорява по-нататъшното разцепване. Топлообменникът се повреди и трябва да бъде сменен или пре-емайлиран.
| Параметър на термичен цикъл | Емайлиран чугун | PTFE |
|---|---|---|
| Материална структура | Стъклено покритие върху чугун | Хомогенен полимер |
| Несъответствие на термичното разширение | Да (стъкло 3-6, желязо 10-12 × 10⁻⁶/градус) | N/A (хомогенен) |
| Иницииране на разцепване (цикли) | 300-800 | N/A (без интерфейс) |
| Експлоатационен живот при ежедневни киселинно-алкални цикли (години) | 2-4 | 10+ |
| Метод на ремонт | Фабрично пре{0}}емайлиране | Смяна на полева тръба |
Синергията на химическата устойчивост
PTFE е еднакво устойчив на солна киселина и натриев хидроксид при всички концентрации и температури до 260 градуса. Преходът между киселина и алкалност не предизвиква химическа промяна. Материалът не се влияе нито от крайностите, нито от прехода между тях.
Стъклената облицовка от емайлиран чугун се атакува от горещи алкални разтвори. Натриевият хидроксид разтваря мрежата от силициев диоксид в стъклото, причинявайки прогресивно изтъняване. Комбинацията от термична циклична умора и алкално разтваряне ограничава експлоатационния живот при редуващи се почистващи приложения.
Резюме
PTFE топлообменниците превъзхождат емайлирания чугун при термичен цикъл между киселинни и алкални почистващи препарати, тъй като хомогенният полимер няма стъклен-метален интерфейс, който да се поддава на умора и разцепване. Емайлираният чугун се разрушава след 300-800 топлинни цикъла от диференциално напрежение при разширение. PTFE се приспособява към термични цикли чрез вискоеластична релаксация и е химически устойчив както на киселинни, така и на алкални разтвори. Срокът на експлоатация се удължава от 2-4 години до 10+ години.
Инженерна поддръжка за спецификации на PTFE топлообменник в приложения за химическо почистване и CIP е достъпна при подаване на състави на почистващ разтвор, температури и продължителност на цикъла и текущия експлоатационен живот на оборудването.
