Il-Kimika Li Tibdel Bit-Temperatura u l-Konċentrazzjoni
Impjant kimiku li juża soluzzjoni ta 'ipoklorit tas-sodju għat-trattament tal-ilma jew ibbliċjar jeħtieġ skambjatur tas-sħana biex jgħolli t-temperatura tas-soluzzjoni minn ambjentali għal 50-70 grad. Is-soluzzjoni hija tipikament 10-15% ipoklorit tas-sodju b'pH ta '11-13, stabbilizzat b'ammont żgħir ta' soda kawstika.
F'dawn il-kundizzjonijiet, kemm PTFE kif ukoll PVDF huma kimikament kompatibbli mas-soluzzjoni. L-għażla tal-materjal tidher li tiffavorixxi PVDF minħabba li għandha konduttività termali ta '0.19 W/m·K, li hija komparabbli ma' PTFE, iżda spiża kapitali ħafna aktar baxxa. Il-PVDF għandu wkoll saħħa mekkanika ogħla u jista 'jintuża fi pressjonijiet ogħla.
Il-paragun jinbidel meta t-temperatura togħla 'l fuq minn 70 grad jew il-konċentrazzjoni titla' 'l fuq minn 15%. F'dawn il-kundizzjonijiet, l-ipoklorit tas-sodju jiddekomponi aktar malajr, u jiġġenera gass tal-kloru u aċidu idrokloriku. Il-prodotti tad-dekompożizzjoni jattakkaw il-PVDF b'mod aktar aggressiv minn PTFE. PVDF jista 'wkoll jiġi attakkat mis-soda kawstika li tintuża biex tistabbilizza l-ipoklorit, partikolarment f'temperatura elevata.
Il-Paragun tal-Konduttività Termali
PTFE u PVDF għandhom konduttività termali simili. PTFE għandu konduttività ta '0.25 W/m·K, u PVDF għandu konduttività ta' 0.19 W/m·K. Id-differenza hija żgħira, u ma taffettwax b'mod sinifikanti l-erja tal-wiċċ meħtieġa għal tagħbija tas-sħana partikolari.
Il-koeffiċjent ġenerali tat-trasferiment tas-sħana għaż-żewġ materjali huwa ddominat mir-reżistenzi tal-film tal-fluwidu, mhux mir-reżistenza tal-ħajt. F'servizz likwidu-għa-likwidu, il-koeffiċjent ġenerali għal skambjatur tas-sħana PTFE huwa tipikament 200-300 W/m²·K, u l-koeffiċjent għal skambjatur tas-sħana PVDF huwa tipikament 180-280 W/m²·K. Id-differenza hija inqas minn 10%, li hija fi ħdan l-inċertezza tal-kalkolu tat-trasferiment tas-sħana.
Il-paragun tal-konduttività termali għalhekk ma jiffavorixxi l-ebda materjal b'mod sinifikanti. L-għażla għandha tkun ibbażata fuq il-kompatibilità kimika u l-proprjetajiet mekkaniċi.
Id-Differenza tal-Kompatibbiltà Kimika
Kemm PTFE kif ukoll PVDF jirreżistu l-ipoklorit tas-sodju f'temperatura ambjentali u konċentrazzjoni moderata. Id-differenza tidher f'temperatura elevata u konċentrazzjoni għolja.
PTFE huwa reżistenti għall-ipoklorit tas-sodju f'konċentrazzjonijiet sa 15% u temperaturi sa 100 grad. Il-materjal ma jiddegradax, u l-ħajja tas-servizz hija determinata minn fatturi mekkaniċi aktar milli attakk kimiku.
PVDF huwa reżistenti għall-ipoklorit tas-sodju f'konċentrazzjonijiet sa 10% u temperaturi sa 60 grad. 'il fuq minn dawn il-limiti, il-PVDF jista' jiġi attakkat mill-ipoklorit u s-soda kawstika, partikolarment fil-ħjatat tal-weldjatura u l-ġonot tal-folji tat-tubu-per-tubu. L-attakk jimmanifesta bħala crazing tal-wiċċ, kulur, u eventwalment qsim.
Is-soda kawstika li tintuża biex tistabbilizza l-ipoklorit hija ta 'tħassib partikolari għall-PVDF. PVDF huwa reżistenti għas-soda kawstika f'temperatura ambjentali, iżda f'temperatura elevata, il-kawstiku jista 'jattakka l-PVDF u jikkawża qsim tal-istress. Il-kombinazzjoni ta 'ipoklorit u kawstiku hija aktar aggressiva minn kwalunkwe kimika waħedha.
Id-Differenza fil-Kapaċità tat-Temperatura
PTFE għandu temperatura operattiva massima ta '260 grad, filwaqt li PVDF għandu temperatura operattiva massima ta' 150 grad. Għas-servizz tal-ipoklorit tas-sodju, il-limitu prattiku tat-temperatura huwa ddeterminat mid-dekompożizzjoni kimika, mhux il-limitu tal-materjal.
L-ipoklorit tas-sodju jiddekomponi b'rata li tiżdied mat-temperatura. F'60 grad, ir-rata ta 'dekompożizzjoni hija madwar 2% kuljum. F'70 grad, ir-rata hija madwar 5% kuljum. Fi 80 grad, ir-rata hija madwar 10% kuljum. Id-dekompożizzjoni tiġġenera gass tal-kloru, li huwa korrużiv għaż-żewġ materjali, u tnaqqas il-konċentrazzjoni tal-ipoklorit.
Ir-rata ta 'dekompożizzjoni tillimita t-temperatura operattiva prattika għaż-żewġ materjali. F'temperaturi 'l fuq minn 70 grad, ir-rata ta' dekompożizzjoni hija għolja biżżejjed li l-konċentrazzjoni ta 'ipoklorit trid tiġi mimlija kontinwament, u l-gass tal-kloru għandu jiġi ventilat. L-għażla tal-materjal għandha tqis il-gass tal-kloru u l-prodotti tad-dekompożizzjoni.
PTFE huwa aktar reżistenti għall-prodotti tad-dekompożizzjoni minn PVDF. Il-gass tal-kloru u l-aċidu idrokloriku li huma ġġenerati mid-dekompożizzjoni jattakkaw il-PVDF b'mod aktar aggressiv minn PTFE, partikolarment fil-ħjatat tal-weldjatura.
Tqabbil taż-Żewġ Materjali fis-Servizz tal-Ipoklorit tas-Sodju
It-tabella li ġejja tiġbor fil-qosor il-prestazzjoni u l-karatteristiċi tal-ispiża tal-iskambjaturi tas-sħana PTFE u PVDF f'servizz ta 'ipoklorit tas-sodju f'60 grad bi 12% ipoklorit tas-sodju u 1% soda kawstika.
| Karatteristiku | Skambjatur tas-Sħana PTFE | Skambjatur tas-Sħana PVDF | Vantaġġ |
|---|---|---|---|
| Konduttività termali | 0.25 W/m·K | 0.19 W/m·K | PTFE |
| Koeffiċjent ġenerali tat-trasferiment tas-sħana | 250 W/m²·K | 230 W/m²·K | PTFE |
| Temperatura massima operattiva | 260 grad | 150 grad | PTFE |
| Reżistenza kimika għall-ipoklorit | Eċċellenti | Tajjeb | PTFE |
| Reżistenza kimika għas-soda kawstika | Eċċellenti | Moderat | PTFE |
| Reżistenza għall-gass tal-kloru | Eċċellenti | Moderat | PTFE |
| Integrità tal-ħjata tal-weldjatura | Tajjeb | Moderat | PTFE |
| Saħħa mekkanika | Moderat | Għoli | PVDF |
| Pressjoni operattiva massima | 0.5 MPa | 1.0 MPa | PVDF |
| Ħajja tas-servizz fis-servizz ipoklorit | 10–15-il sena | 5–8 snin | PTFE |
| Spiża kapitali għal dazju ta' 30 kW | $26,000 | $18,000 | PVDF |
| Spiża ta 'installazzjoni | $3,000 | $3,000 | Indaqs |
| Spiża ta 'manutenzjoni annwali | $1,500 | $3,500 | PTFE |
| Spiża totali ta' ħames-snin | $45,500 | $50,500 | PTFE |
Il-valuri tal-ispiża totali ta' ħames-snin jassumu valur ta' produzzjoni ta' $500 fis-siegħa u jinkludu l-ispiża kapitali, l-ispiża tal-installazzjoni, u l-ispiża tal-manutenzjoni fuq ħames snin.
Meta PVDF Huwa l-Għażla Aħjar
PVDF huwa l-aħjar għażla f'diversi applikazzjonijiet speċifiċi.
Servizz ta'-temperatura baxxa.F'temperaturi taħt l-40 grad, PVDF jirreżisti l-ipoklorit tas-sodju mingħajr diffikultà, u l-ispiża kapitali aktar baxxa tiffavorixxi l-PVDF.
Servizz ta'-konċentrazzjoni baxxa.F'konċentrazzjonijiet taħt il-5%, PVDF jirreżisti l-ipoklorit tas-sodju f'temperaturi sa 60 grad, u l-ispiża kapitali aktar baxxa tiffavorixxi PVDF.
Servizz ta'-pressjoni għolja.PVDF għandu saħħa mekkanika ogħla minn PTFE u jista 'jiflaħ pressjonijiet ogħla. Għas-servizz ta' ipoklorit tas-sodju fi pressjonijiet 'il fuq minn 5 bar, PVDF jista' jkun l-unika għażla vijabbli.
Servizz mhux-kawstiku.Jekk is-soluzzjoni tal-ipoklorit tas-sodju tiġi stabbilizzata b'buffer differenti li huwa kompatibbli mal-PVDF, il-ħajja tas-servizz tal-PVDF tiġi estiża. Il-kimika tal-buffer għandha tiġi evalwata għall-kompatibilità mal-PVDF.
Meta PTFE Huwa l-Għażla Aħjar
PTFE huwa l-aħjar għażla f'diversi applikazzjonijiet speċifiċi.
Servizz ta'-temperatura għolja.F'temperaturi 'l fuq minn 60 grad, PTFE jirreżisti l-prodotti tad-dekompożizzjoni aħjar mill-PVDF, u l-ħajja tas-servizz hija itwal.
Servizz ta'-konċentrazzjoni għolja.F'konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 10%, PTFE jirreżisti l-ipoklorit u l-kawstiku aħjar minn PVDF.
Servizz stabbilizzat-kawstiku.Jekk l-ipoklorit tas-sodju jiġi stabbilizzat bis-soda kawstika, PTFE huwa l-aħjar għażla minħabba li jirreżisti l-kawstika f'temperatura elevata.
Espożizzjoni tal-gass tal-kloru.Jekk id-dekompożizzjoni tiġġenera gass tal-kloru, PTFE jirreżisti l-gass aħjar minn PVDF.
Rekwiżit ta 'ħajja twila ta' servizz.Jekk l-iskambjatur tas-sħana huwa mistenni li jdum aktar minn 8 snin, PTFE huwa l-aħjar għażla minħabba li jirreżisti l-attakk kimiku fuq perjodu itwal.
Karatteristiċi tad-disinn li jestendu l-ħajja tas-servizz
Diversi karatteristiċi tad-disinn jestendu l-ħajja tas-servizz kemm ta 'skambjaturi tas-sħana PTFE kif ukoll PVDF fis-servizz ta' ipoklorit tas-sodju.
Temperatura operattiva aktar baxxa.It-tnaqqis tat-temperatura operattiva minn 70 grad għal 50 grad inaqqas ir-rata ta 'dekompożizzjoni u l-attakk kimiku fuq il-materjal tal-iskambjatur tas-sħana.
Konċentrazzjoni aktar baxxa.It-tnaqqis tal-konċentrazzjoni tal-ipoklorit tas-sodju minn 15% għal 10% inaqqas l-attakk kimiku u r-rata ta 'dekompożizzjoni.
Għażla tal-buffer.L-għażla ta 'buffer li hija kompatibbli mal-materjal tal-iskambjatur tas-sħana tnaqqas l-attakk kimiku. Is-soda kawstika hija aggressiva għall-PVDF f'temperatura elevata, filwaqt li buffers oħra jistgħu jkunu aktar kompatibbli.
Kontroll tal-veloċità tal-fluss.Iż-żamma ta 'veloċità tal-fluss moderata tnaqqas il-ħxuna tas-saff tal-konfini u l-konċentrazzjoni ta' prodotti ta 'dekompożizzjoni fil-wiċċ tat-tubu.
Dispożizzjonijiet ta' tindif-post.Konnessjonijiet għall-provvista u r-ritorn tas-soluzzjoni tat-tindif jippermettu li l-iskambjatur tas-sħana jitnaddaf mingħajr żarmar, li jnaqqas il-ħin ta 'waqfien u t-telf tal-produzzjoni.
Monitoraġġ tat-temperatura.Sensuri tat-temperatura fid-daħla u l-ħruġ tal-iskambjatur tas-sħana jippermettu li l-prestazzjoni tat-trasferiment tas-sħana tiġi mmonitorjata, li tippermetti skoperta bikrija ta 'fouling jew degradazzjoni.
Parametri ta' Speċifikazzjoni għas-Servizz ta' Ipoklorit tas-Sodju
L-inġiniera tat-tagħmir li jevalwaw l-iskambjaturi tas-sħana PTFE u PVDF għal servizz ta 'ipoklorit tas-sodju għandhom jikkonfermaw il-parametri li ġejjin mal-fornitur.
Konċentrazzjoni ta' ipoklorit tas-sodju.Speċifika l-konċentrazzjoni massima u l-firxa mistennija.
Temperatura operattiva.Speċifika t-temperatura operattiva massima u l-profil tat-temperatura mistenni.
Kimika buffer.Speċifika l-buffer użat biex jistabbilizza l-ipoklorit, inklużi l-konċentrazzjoni u l-pH.
Pressjoni operattiva.Speċifika l-pressjoni operattiva massima.
Tagħbija tas-sħana u erja tal-wiċċ.Speċifika t-tagħbija tas-sħana u l-erja tal-wiċċ meħtieġa għal kull għażla ta 'materjal.
Rata ta' dekompożizzjoni.Speċifika r-rata ta' dekompożizzjoni mistennija u r-rata tal-ġenerazzjoni tal-gass tal-kloru.
Kapaċità ta' manutenzjoni.Speċifika l-kapaċità tal-manutenzjoni tal-faċilità, inkluża l-abbiltà li tissewwa l-iskambjatur tas-sħana fuq il-post.
Rekwiżit tal-ħajja tas-servizz.Speċifika l-ħajja tas-servizz mistennija u l-iskeda ta 'sostituzzjoni.
Tqabbil tal-Għażla tal-Materjal mal-Kundizzjonijiet tas-Servizz tal-Ipoklorit
L-għażla bejn l-iskambjaturi tas-sħana PTFE u PVDF fis-servizz tal-ipoklorit tas-sodju tiddependi fuq it-temperatura, il-konċentrazzjoni, il-kimika tal-buffer, u r-rekwiżit tal-ħajja tas-servizz. Il-PVDF għandu spiża kapitali aktar baxxa u saħħa mekkanika ogħla, iżda huwa aktar suxxettibbli għal attakk kimiku f'temperatura elevata u konċentrazzjoni għolja. PTFE għandu spiża kapitali ogħla iżda ħajja ta 'servizz itwal f'servizz aggressiv ta' ipoklorit.
Id-deċiżjoni tal-għażla għandha tkun ibbażata fuq analiżi speċifika tal-faċilità-li tinkorpora l-ispiża kapitali, l-ispiża tal-manutenzjoni, u l-espożizzjoni għat-telf tal-produzzjoni. Mudell ta’ spreadsheet sempliċi b’dawn il-komponenti tal-ispiża jipprovdi l-informazzjoni meħtieġa biex tieħu d-deċiżjoni.
Għall-faċilitajiet tas-servizz tal-ipoklorit tas-sodju li jevalwaw l-għażliet tal-iskambjatur tas-sħana, l-għażla tal-materjal għandha tkun ibbażata fuq l-ispiża totali tas-sjieda matul il-ħajja tas-servizz mistennija, mhux biss l-ispiża kapitali. Unità PVDF bi spiża kapitali aktar baxxa jista 'jkollha spiża tul il-ħajja ogħla jekk teħtieġ sostituzzjoni aktar frekwenti.
L-inġiniera tat-tagħmir u l-ispeċjalisti tal-akkwist li jevalwaw l-ispeċifikazzjonijiet tal-iskambjatur tas-sħana PTFE għal ipoklorit tas-sodju jew servizz kimiku ossidanti ieħor jistgħu jitolbu reviżjoni tad-disinn li tkopri l-konċentrazzjoni tal-ipoklorit, it-temperatura operattiva, il-kimika tal-buffer, il-pressjoni operattiva u r-rekwiżiti tal-ħajja tas-servizz biex jikkonfermaw li l-għażla tal-materjal hija mqabbla mal-kundizzjonijiet attwali tas-servizz u l-istruttura tal-ispiża tal-faċilità.
