Il-Mistoqsija tal--Temperatura Għolja tat-Tkessiq
Proċess kimiku jeħtieġ tisħin kontinwu f'180 grad b'6 barg fwar saturat. Kemm tubi PTFE kif ukoll PFA (perfluoroalkoxy) huma kklassifikati għal servizz kontinwu ta '260 grad. It-tnejn huma kompletament fluworinati u kimikament inerti. Id-disinjatur tal-iskambjatur tas-sħana għandu jagħżel bejniethom abbażi tal-prestazzjoni mekkanika f'temperatura-speċifikament, il-ħajja tal-qsim tal-creep taħt pressjoni interna.
F'180 grad, ir-rati ta' creep ta' PTFE u PFA jvarjaw. Id-differenza toriġina fl-arkitettura molekulari tagħhom. PTFE huwa polimeru lineari ta 'piż molekulari ultra-għoli b'konformazzjoni ta' katina iebsa, virga-bħal katina. PFA jinkorpora perfluoropropyl vinyl ether comonomer, li jintroduċi fergħat tal-ġenb qosra li jfixklu l-kristallinità u jbiddlu r-rispons tal-creep.
Il-mistoqsija hija kwantitattiva: għal dimensjonijiet ta 'tubu identiċi u pressjoni interna tal-fwar, kemm-il siegħa ta' tħaddim jipprovdi kull materjal qabel il-qsim tal-creep jew deformazzjoni inaċċettabbli? It-tweġiba tiddetermina l-intervalli tal-manutenzjoni u l-ispiża taċ-ċiklu tal-ħajja.
Il-Bażi Molekulari għad-Differenza tal-Creep
It-tkessiq fil-fluworopolimeri jseħħ billi tiżżerżaq katina molekulari. Taħt stress sostnut, il-ktajjen tal-polimeru jinħallu bil-mod u jiżżerżqu lil xulxin. Ir-rata tiddependi fuq it-tul tal-katina (piż molekulari), l-ebusija tal-katina, il-kristallinità, u l-preżenza ta 'fergħat tal-ġenb li jaġixxu bħala ankri.
PTFE għandu piż molekulari estremament għoli -10⁷ sa 10⁸ g/mol-u kristallinità għolja (50-70% għal PTFE verġni, aktar baxxi għal gradi modifikati). Il-ktajjen twal u iebes jiffurmaw oqsma kristallini estensivi li jirreżistu l-katina li tiżżerżaq. Ir-reġjuni amorfi, filwaqt li kapaċi jiddeformazzjoni, huma kostretti mill-kristalliti tal-madwar.
Il-PFA għandu piż molekulari aktar baxx minn PTFE u kristallinità aktar baxxa (30-45%). Il-fergħat tal-ġenb tal-perfluoropropyl vinyl ether ifixklu l-kristallizzazzjoni. Filwaqt li l-fergħat tal-ġenb jipprovdu xi ankrar kontra l-katina li jiżżerżqu-simili għall-funzjoni tal-komonomeru f'PTFE modifikat-il-kristallinità ġenerali aktar baxxa u l-piż molekulari aktar baxx jirriżultaw fi creep aktar mgħaġġel f'temperatura elevata.
F'180 grad, ir-rata ta 'creep ta' PFA taħt stress ta 'ċrieki ugwali hija bejn wieħed u ieħor 2-4 darbiet dik ta' PTFE verġni u 1.5-3 darbiet dik ta 'PTFE modifikat. Id-differenza kwantitattiva tittraduċi għal ħajja ta 'servizz iqsar jew ħitan ta' tubi eħxen għal PFA biex tikseb ħajja ekwivalenti.
| Parametru Creep | Verġni PTFE | PTFE modifikat | PFA |
|---|---|---|---|
| Piż molekulari tipiku (g/mol) | 10⁷-10⁸ | 10⁷-10⁸ (bil-fergħat tal-ġenb) | 10⁶-10⁷ |
| Kristallinità (%) | 50-70 | 40-55 | 30-45 |
| Rata ta' creep f'180 grad, tensjoni taċ-ċrieki ta' 3 MPa (%/1,000 siegħa) | 0.08-0.15 | 0.04-0.08 | 0.12-0.30 |
| Ħin għal 2% razza f'180 grad, 3 MPa (sigħat) | 13,000-25,000 | 25,000-50,000 | 6,500-16,500 |
| Ħajja tas-servizz stmata f'180 grad, 6 barg (snin) | 1.5-3 | 3-6 | 0.8-2 |
| Ħxuna tal-ħajt tat-tubu għal ħajja ekwivalenti ta' 5 snin (mm, 10mm OD) | 1.5 | 1.2 | 2.0+ |
L-Implikazzjoni tad-Disinn
Il-creep aktar mgħaġġel tal-PFA f'180 grad ma jipprekludix l-użu tiegħu-jeħtieġ ħitan ta 'tubi eħxen biex inaqqsu l-istress taċ-ċrieki għal livell fejn ir-rata ta' creep hija aċċettabbli. Għal pressjoni tal-fwar partikolari u ħajja ta 'servizz meħtieġa, il-ħajt tat-tubu PFA għandu jkun 30-50% eħxen mill-ekwivalenti ta' PTFE modifikat, u 15-25% eħxen minn PTFE verġni.
Il-ħajt eħxen iżid l-ispiża tal-materjal u jnaqqas xi ftit it-trasferiment tas-sħana. Dawn il-penali għandhom jiġu mwieżna mal-vantaġġi tal-PFA: tidwib-proċessabbiltà li tippermetti konnessjonijiet iwweldjati, ċarezza ogħla, u reżistenza għall-għeja tal-flex kemxejn aħjar.
Għal applikazzjonijiet f'180 grad fejn l-iskambjatur tas-sħana huwa installat b'mod permanenti u l-konnessjonijiet mekkaniċi huma aċċettabbli, PTFE modifikat jipprovdi l-aħjar bilanċ ta 'creep life, ħxuna tal-ħajt, u spiża. PFA huwa ppreferut fejn konnessjonijiet iwweldjati huma meħtieġa għal servizz ta' purità ultra-għolja-, u l-ħajja iqsar ta' creep hija ġestita permezz ta' disinn jew sostituzzjoni skedata.
Sommarju
Tubi ta 'skambjatur tas-sħana PTFE modifikati jipprovdu ħajja ta' qsim creep 1.5-3 darbiet itwal minn tubi PFA f'180 grad taħt stress taċ-ċrieki ugwali, minħabba piż molekulari ogħla, kristallinità ogħla, u l-effett ta 'ankraġġ ta' fergħat tal-ġenb fi gradi modifikati. PFA jista 'jikseb ħajja ta' servizz ekwivalenti permezz ta 'ħxuna tal-ħajt miżjuda biex jitnaqqas l-istress, bil-penali ta' spiża tal-materjal ogħla u trasferiment tas-sħana kemmxejn imnaqqas. Għal ħafna applikazzjonijiet industrijali f'180 grad, PTFE modifikat huwa l-għażla mekkanikament superjuri.
L-appoġġ tal-inġinerija għall-għażla tal-materjal PTFE vs PFA f'temperaturi u pressjonijiet operattivi speċifiċi huwa disponibbli fuq is-sottomissjoni tal-pressjoni tal-fwar, il-ħajja tas-servizz meħtieġa, id-dimensjonijiet tat-tubi u r-rekwiżiti tal-purità.
