Въпросът за грапавостта
PTFE топлообменните тръби се произвеждат чрез екструдиране на паста. Екструдираната повърхност има характерна грапавост, определена от покритието на матрицата за екструдиране, размера на частиците на PTFE смолата и условията на синтероване. Грапавостта на повърхността може да варира от Ra 0,1 μm (много гладка, високо-качествена екструзия) до Ra 0,5 μm (по-груба, по-ниско-качествена екструзия или умишлено текстуриране).
Грапавостта на повърхността влияе на степента на замърсяване. В разтвори за образуване на котлен камък-калциев сулфат, калциев карбонат, калциев фосфат-грапавостта осигурява места за образуване на ядра за образуване на кристали. Кристалите от мащаба се закотвят в повърхностните неравности и растат навън. По-грубата повърхност осигурява повече и по-големи места за образуване на ядра и по-силно механично блокиране на скалата.
Ефектът от грапавостта върху PTFE обаче е по-слабо изразен, отколкото върху металите, тъй като ниската повърхностна енергия на PTFE вече възпрепятства нуклеацията. Въпросът: каква допълнителна полза се печели от определянето на възможно най-гладка повърхност и струва ли си допълнителните разходи?
Връзката на грапавостта-зародиша
Зараждането на кристали върху повърхност се случва предимно при повърхностни дефекти-драскотини, вдлъбнатини и грапавини,-където локалното свръхнасищане е по-високо поради ефектите на капилярна кондензация. Критичният размер на ядрото за калциевия сулфат е приблизително 10-50 nm. Повърхностни елементи с такъв или по-голям размер могат да служат като места за нуклеация.
Една -екструдирана PTFE повърхност с Ra 0,2 μm има повърхностни характеристики при 100-500 nm скала-достатъчно големи, за да образуват ядра на мащабни кристали. Силно полирана повърхност с Ra 0,05 μm има характеристики под критичния размер на ядрото и осигурява по-малко места за нуклеация. Въпреки това, постигането на покритие под 0,1 μm върху PTFE изисква полиране след екструдиране, което добавя разходи и може да повлияе на химията на повърхността.
| Повърхностно покритие (Ra, μm) | Относителна плътност на мястото на нуклеация | Относителна адхезия на скалата | Скорост на замърсяване (относителна) |
|---|---|---|---|
| 0,05 (полиран) | 0.3-0.5 | 0.2-0.4 | 0.2-0.3 |
| 0,1 (гладка екструдирана) | 0.5-0.7 | 0.3-0.5 | 0.3-0.4 |
| 0,2 (стандартно екструдиран) | 1.0 (базова линия) | 1.0 (базова линия) | 1.0 (базова линия) |
| 0,5 (грубо екструдиран) | 1.3-1.8 | 1.5-2.5 | 1.5-3.0 |
Цената-Ползата на спецификацията за гладка повърхност
Стандартна като-екструдирана PTFE тръба с Ra 0,15-0,25 μm осигурява добра устойчивост на замърсяване за повечето приложения. Ниската повърхностна енергия на PTFE вече намалява нуклеацията и адхезията в сравнение с металите, независимо от грапавостта. Допълнителното предимство на полирането до под 0,1 μm е незначително за повечето решения за мащабиране.
За изключително{0}}склонни към образуване на котлен камък разтвори-наситен калциев сулфат,-натоварена вода, бариев сулфат-по-гладка повърхност може да осигури достатъчно допълнителна устойчивост на замърсяване, за да оправдае разходите. Удълженият интервал на почистване и намаленият труд по поддръжката възстановяват разходите за полиране през целия живот на оборудването.
За повечето промишлени приложения е достатъчно да се посочи максимална грапавост от Ra 0,3 μm върху as-екструдирани тръби. Това е постижимо чрез стандартно високо-качествено екструдиране без допълнителна обработка.
Деградацията на повърхността при експлоатация
Първоначалната грапавост на повърхността на PTFE може да се промени по време на експлоатация. Ерозията от потока-натоварен с частици може да направи повърхността грапава. Химическата атака (рядко за PTFE) може да създаде ями. Нагарът, който е отстранен механично, може да остави драскотини. Дългосрочната -устойчивост на замърсяване зависи от състоянието на повърхността през целия живот на оборудването, а не само от първоначалното състояние.
Предимството на PTFE е, че повърхността му не корозира или окислява, така че първоначалната грапавост се поддържа много по-дълго, отколкото върху металите. Повърхност от неръждаема стомана, която започва от Ra 0,2 μm, става грапава до Ra 1-3 μm в рамките на месеци поради корозия. PTFE при Ra 0,2 μm остава при Ra 0,2 μm в продължение на години.
Резюме
Грапавостта на стената на тръбата влияе на скоростта на замърсяване в PTFE топлообменниците, като осигурява места за образуване на ядра за кристали от мащаб. Стандартно като-екструдиран PTFE с Ra 0,15-0,25 μm осигурява добра устойчивост на замърсяване за повечето приложения. Полирането до под-0,1 μm осигурява незначителна допълнителна полза, освен в изключително склонни към-нагаряне решения. Стабилната повърхност на PTFE - без нагрубяване от корозия - поддържа първоначалната си устойчивост на замърсяване през целия си експлоатационен живот, значително предимство пред металите.
Инженерна поддръжка за спецификация за повърхностно покритие на PTFE тръба е налична при подаване на химия на разтвора за мащабиране, работна температура, текуща степен на замърсяване и честота на почистване.
