L-Ambjent Ultrasoniku
Banjijiet ta 'tindif ultrasoniku jiġġeneraw mewġ tal-ħoss fi frekwenzi ta' 20-80 kHz, u joħolqu bżieżaq ta 'cavitation mikroskopiċi li implode kontra uċuħ mgħaddsa. Dawn l-implożjonijiet jipproduċu mewġ ta 'xokk lokalizzat u temperaturi li jaqbżu l-5,000 grad fil-punt tal-kollass tal-bużżieqa. Il-proċess inaddaf il-biċċiet tax-xogħol b'mod effettiv. Jattakka wkoll kull struttura mgħaddsa fil-banju.
Disinji standard ta 'skambjatur tas-sħana PTFE, żviluppati għal banjijiet ta' kisi u pickling konvenzjonali, mhumiex inġinerija għall-ambjent ultrasoniku. Il--oxxillazzjonijiet tal-pressjoni ta 'frekwenza għolja, implożjonijiet tal-kavitazzjoni fuq l-uċuħ tat-tubi, u għeja tal-vibrazzjoni fil-punti ta' appoġġ jeħtieġu modifiki speċifiċi tad-disinn biex jiżguraw ħajja ta 'servizz affidabbli.
L-inertezza kimika tal-PTFE hija irrilevanti għal dawn l-isfidi mekkaniċi. Id-disinn għandu jindirizza d-durabilità fiżika, mhux ir-reżistenza kimika.
Erożjoni tal-kavitazzjoni fuq Uċuħ PTFE
Bżieżaq tal-kavitazzjoni implode preferenzjali fuq uċuħ solidi. Il-kollass asimmetriku jiġġenera mikro-jet ta' likwidu li jolqot il-wiċċ b'veloċitajiet li jaqbżu l-100 m/s. Impatti ripetuti jikkawżaw ħsara fil-wiċċ lokalizzata-pitting, ħruxija, u eventwali telf ta' materjal.
PTFE jirreżisti l-erożjoni tal-kavitazzjoni aħjar mill-metalli minħabba l-viskoelastiċità tiegħu. Il-polimeru jassorbi l-enerġija ta 'l-impatt permezz tal-moviment tal-katina molekulari aktar milli jkissru kif ikun materjal fraġli. Madankollu, PTFE mhuwiex immuni. Espożizzjoni fit-tul għal ultrasoniċi ta'{{3}intensità għolja eventwalment tipproduċi ħruxija tal-wiċċ li tista' timxi għal pitting.
Modifiki tad-disinn biex itaffu l-erożjoni tal-kavitazzjoni jinkludu żieda fil-ħxuna tal-ħajt tat-tubu mill-istandard 1.0mm sa 1.5-2.0mm biex tipprovdi allowance għall-erożjoni, orjentazzjoni ta 'tubi paralleli mal-front tal-mewġ tat-transducer ultrasoniku aktar milli perpendikolari biex jimminimizzaw l-impatt dirett, u l-pożizzjonament tal-gozz ta' tubi f'żoni ta 'intensità ta' cavitation aktar baxxa 'l bogħod mill-punti fokali tat-transducer.
Tabella 1: Modifiki tad-Disinn tal-Banju Ultrasoniku għal Skambjaturi tas-Sħana PTFE
| Element tad-Disinn | Disinn Standard | Ultrasoniku-Disinn Modifikat | Motivazzjoni |
|---|---|---|---|
| Ħxuna tal-ħajt tat-tubu | 1.0mm | 1.5-2.0mm | Konċessjoni ta' erożjoni għall-kavitazzjoni |
| Orjentazzjoni tat-tubu | Ottimizzat għall-prestazzjoni termali | Parallel mal-quddiem tal-mewġ fejn possibbli | Angolu mnaqqas ta 'impingement ta' cavitation |
| Ispazjar ta 'appoġġ | 300-400mm | 200-250mm | Spare mnaqqsa għal vibrazzjoni ta' frekwenza-ogħla |
| Appoġġ ikklampjar | Spazju standard (0.5mm) | Daħħal elastomeriku (PTFE jew Viton) | Damping tal-vibrazzjoni ultrasonika fil-punti ta 'kuntatt |
| Materjal tal-pjanċa ta 'appoġġ | PTFE solidu | PTFE b'saff ta 'damping | Assorbiment ta' enerġija ta'-frekwenza għolja |
| Konnessjonijiet manifold | Sekwestru riġidu tal-header | Sezzjoni intermedja flessibbli | Iżolament ta 'headers mill-vibrazzjoni tat-tubu |
| Finitura tal-wiċċ fuq tubi | Kif-estruż | Kif-estruż (lixx) | Imminimizza s-siti tan-nukleazzjoni tal-kavitazzjoni |
| Pressjoni tal-fwar | Għal kull dazju termali | Mnaqqsa jekk possibbli | Stress tal-ħajt t'isfel taħt tagħbija kombinata |
-Għeja tal-Vibrazzjoni ta' Frekwenza Għolja
Il-frekwenzi ultrasoniċi ta' 20-80 kHz huma ordnijiet ta' kobor 'il fuq mill-frekwenzi naturali tal-firxiet tat-tubi PTFE. It-tubi ma jirresonawx. Iżda huma soġġetti għal spostament sfurzat fil-frekwenza ultrasonika, u joħolqu ċikli ta 'mikro-razza li jakkumulaw ħsara mill-għeja fuq biljuni ta' ċikli.
It-tħassib dwar l-għeja huwa kkonċentrat f'punti ta 'appoġġ. Fejn it-tubi jgħaddu minn pjanċi ta' appoġġ, il-mikro-moviment ċikliku bejn it-tubu u l-appoġġ joħloq xedd tal-wiċċ ta' fretting-minn kuntatt oxxillatorju ta'-amplitudni żgħira. Maż-żmien, fretting irqaq il-ħajt tat-tubu fil-punt ta 'appoġġ, eventwalment jikkawża tnixxija.
Modifiki tad-disinn jindirizzaw dan permezz ta 'inserzjonijiet elastomeriċi f'punti ta' appoġġ. Saff irqiq ta' materjal konformi bejn it-tubu u s-sostenn jassorbi l-mikro-mozzjoni mingħajr ma jittrasmettiha lill-wiċċ tat-tubu. Il-materjal tal-inserzjoni għandu jkun kimikament kompatibbli mas-soluzzjoni tat-tindif-PTFE jew elastomeri tal-fluworokarbon ta' grad-għoli huma adattati.
Header u iżolament tal-Konnessjoni
Il-konnessjonijiet tat-tubu-għall--header jesperjenzaw l-istress kombinat tal-pressjoni tal-fwar, espansjoni termali, u vibrazzjoni ultrasonika. Il-komponent tal-vibrazzjoni, filwaqt li huwa żgħir fl-amplitudni, jiċċirkola fi frekwenzi li jistgħu jinħallux fittings mekkaniċi.
Sezzjonijiet ta 'tranżizzjoni flessibbli bejn il-gozz ta' tubi u l-headers riġidi jiżolaw l-headers mill-vibrazzjoni. Tul qasir ta' tubu mhux sostnut iżda b'vibrazzjoni-damed bejn l-aħħar pjanċa ta' appoġġ u t-twaħħil tal-header jassorbi moviment relattiv mingħajr ma jittrasmetti stress lill-konnessjoni.
Fittings tal-kompressjoni bil-kamin jibbenefikaw minn karatteristiċi ta' qfil-prevalenti-skorfini tat-torque, lock washers, jew għenuq sekondarju ta' qfil-li jipprevjenu l-illaxkar ultrasoniku. Fittings standard mingħajr karatteristiċi ta 'qfil mhumiex rakkomandati.
Sommarju
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE f'banjijiet tat-tindif ultrasonikament aġitat jeħtieġu modifiki speċifiċi tad-disinn: ħitan ta 'tubi eħxen għall-konċessjoni ta' erożjoni tal-kavitazzjoni, spazjar ta 'appoġġ eqreb b'inserzjonijiet elastomeriċi għal damping tal-vibrazzjoni, orjentazzjoni tat-tubu li timminimizza l-impatt dirett tal-kavitazzjoni, u konnessjonijiet ta' header flessibbli b'fittings ta 'qfil biex jipprevjenu tillaxkar ultrasoniku.
Dawn il-modifiki jippreservaw il-vantaġġi kimiċi u termali tal-PTFE filwaqt li jiżguraw durabilità mekkanika fl-ambjent ultrasoniku mekkanikament aggressiv. Disinji standard installati mingħajr dawn il-modifiki jirriskjaw falliment prematur permezz ta 'erożjoni tal-kavitazzjoni jew għeja tal-vibrazzjoni fil-punti ta' appoġġ.
Analiżi tal-inġinerija għal disinji ta 'skambjatur tas-sħana PTFE tad-dwana f'applikazzjonijiet ultrasoniċi hija disponibbli fuq is-sottomissjoni ta' frekwenza ultrasonika u densità tal-qawwa, ġeometrija tat-tank, kimika tas-soluzzjoni tat-tindif, temperatura operattiva, u dazju tat-tisħin meħtieġ.
