Ħanut tal-irfinar tal-metall issostitwixxa heater ta 'immersjoni PTFE fallut b'unità tal-kwarz ta' wattage u dimensjonijiet simili. Il-heater tal-kwarz kien jiswa inqas u offra trasferiment aħjar tas-sħana. Dam ħdax-il jum f'banju sħun ta 'tindif alkalin f'75 grad qabel it-tubu nċiżi u l-element iqassar. Il-falliment ma kienx difett tal-manifattura. Il-kwarz u l-kimika alkalina huma fundamentalment inkompatibbli.
Il-kwarz-silika mdewba-huwa materjal eċċellenti għal servizz aċiduż. Jirreżisti l-biċċa l-kbira tal-aċidi minerali, joffri reżistenza tajba għal xokk termali, u jittrasmetti l-enerġija infra-aħmar b'mod effiċjenti. Dawn il-proprjetajiet jagħmluha għażla komuni għal banjijiet ta 'aċidu, speċjalment f'applikazzjonijiet semikondutturi u tal-laboratorju. Iżda l-kwarz huwa silika, u s-silika tinħall f'soluzzjonijiet alkalini. Ir-rata ta 'dissoluzzjoni tiżdied mat-temperatura, il-pH, u l-ħin. F'banju sħun ta 'tindif alkalin, il-kwarz jiġi kkunsmat.
Il-Kimika tad-Dissoluzzjoni tal-kwarz
Il-kwarz huwa dijossidu tas-silikon (SiO₂). Fil-preżenza ta 'jonji idrossidu (OH⁻), is-silika tinħall biex tifforma silikat solubbli:
SiO₂ + 2OH⁻ → SiO₃²⁻ + H₂O
Ir-reazzjoni hija bil-mod f'temperatura ambjentali u pH newtrali. F'75 grad u pH 12 jew ogħla, jipproċedi b'mod stabbli. Tubu tal-kwarz b'ħajt ta '2 mm jista' jitlef 0.1–0.3 mm fix-xahar f'banju alkalin sħun. It-tirqiq huwa uniformi għall-ewwel, imbagħad jaċċellera hekk kif il-ħajt idgħajjef. Il-falliment iseħħ meta t-tubu ma jistax jiflaħ aktar l-istress termali u mekkaniku tal-applikazzjoni.
Ħiters ta 'immersjoni PTFE ma jirreaġixxux ma' joni idrossidu. Il-polimeru huwa inert għall-idrossidu tas-sodju, idrossidu tal-potassju, u speċi alkalini oħra fil-konċentrazzjonijiet u temperaturi kollha industrijali. Ħiter tal-PTFE fl-istess banju alkalin idum snin, mhux jiem.
| Kimika tal-banju | pH | Temperatura | Rata ta 'Korrużjoni tal-kwarz | PTFE Idoneità |
|---|---|---|---|---|
| Soda kawstika, 5% | 13–14 | 60 grad | 0.1–0.2 mm/xahar | Eċċellenti |
| Soda kawstika, 5% | 13–14 | 80 grad | 0.2–0.4 mm/xahar | Eċċellenti |
| Cleaner alkalin, pH 11 | 11 | 70 grad | 0.02–0.05 mm/xahar | Eċċellenti |
| Idrossidu tal-ammonju, 5% | 10–11 | 50 grad | 0.01–0.03 mm/xahar | Eċċellenti |
| Silikat tas-sodju, 3% | 11–12 | 75 grad | 0.05–0.15 mm/xahar | Eċċellenti |
Ir-rati tal-korrużjoni tal-kwarz f'banjijiet alkalini meta mqabbla mal-adegwatezza tal-PTFE
Għaliex il-kwarz Jintuża fis-Servizz Aċidu
Il-kwarz jaħdem tajjeb fl-aċidi minħabba li s-silika hija stabbli f'ambjenti ta' -pH baxx. L-aċidi idrokloriku, sulfuriku, nitriku u fosforiku ma jattakkawx il-kwarz f'temperaturi tipiċi ta 'heater ta' immersjoni. L-aċidu idrofluworiku huwa l-eċċezzjoni-li jdub is-silika malajr, u huwa għalhekk li l-ħiters tal-kwarz ma jintużawx fis-servizz HF.
Il-proprjetajiet termali tal-kwarz huma wkoll favorevoli għas-servizz tal-aċidu. Il-konduttività termali tagħha hija bejn wieħed u ieħor 1.4 W/m·K-ogħla minn PTFE iżda inqas mill-metalli. Il-koeffiċjent ta 'espansjoni termali tiegħu huwa baxx ħafna, li jagħtiha reżistenza tajba għal xokk termali. Dawn il-proprjetajiet jippermettu li l-ħiters tal-kwarz joperaw f'densitajiet ta 'watt ogħla minn PTFE f'kimiċi kompatibbli.
| Materjal | Konduttività Termali | Densità ta 'Watt Sikura fl-Aċidu | Densità ta 'Watt Sikura f'Alkalin | Spiża Relattiva |
|---|---|---|---|---|
| Kwarz | 1.4 W/m·K | 1.5–2.5 W/ċm² | Mhux adattat | Baxx–Moderat |
| PTFE | 0.25 W/m·K | 1.2–1.5 W/ċm² | 1.2–1.5 W/ċm² | Moderat |
| Titanju | 22 W/m·K | 2–4 W/ċm² | 2–3 W/ċm² | Ogħla |
| Azzar li ma jsaddadx 316 | 16 W/m·K | 1–3 W/ċm² | 2–4 W/ċm² | Baxx |
Il-limiti tad-densità tal-watt u t-tqabbil tal-ispejjeż għall-materjali tal-heater tal-immersjoni f'servizz aċidu u alkalin
Il-Konsegwenzi Prattiċi tal-Użu tal-Kwarz f'Banjijiet Alkalini
L-ewwel sinjal ta 'falliment tal-kwarz f'banju alkalin huwa ġeneralment bidla fid-dehra tat-tubu. Il-wiċċ isir matt jew inċiż hekk kif is-silika tinħall. Il-ħajt irqaq. It-tubu jista 'jsir aktar fraġli u suxxettibbli għal ħsara mekkanika.
Hekk kif il-ħajt irqaq, ir-reżistenza termali tonqos u t-temperatura tal-għant tinżel ftit. Il-heater jista 'jidher li jaħdem aħjar fil-bidu. Iżda t-tirqiq ikompli sakemm il-ħajt ma jkunx jista' jibqa' fih l-element. Il-falliment huwa spiss f'daqqa-qasma jew toqba li tippermetti li s-soluzzjoni alkalina tikkuntattja l-element li jsaħħan.
In-nuqqas jista 'jkun perikoluż. Soluzzjonijiet alkalini huma konduttivi. Meta s-soluzzjoni tilħaq l-element enerġizzat, iseħħ short circuit. Il-protezzjoni tal-ħsara fl-art għandha tivvjaġġa, imma jekk ma tagħmilx hekk, il-heater u t-tank jistgħu jiġu mħassra.
Meta l-kwarz huwa l-għażla t-tajba
Il-kwarz huwa l-għażla t-tajba għal banjijiet ta 'aċidu fejn id-densità ogħla ta' watt u l-ispiża aktar baxxa tagħha jipprovdu vantaġġ. Huwa komunement użat fi:
Iddilwa t-tankijiet tat-tlaħliħ tal-aċidu sulfuriku
Banjijiet tal-pickling tal-aċidu nitriku mingħajr HF
Soluzzjonijiet għat-tindif ta 'aċidu fosforiku
Tankijiet tat-tlaħliħ bl-ilma dejonizzat
Bankijiet imxarrbin semikondutturi b'kimika aċiduża
F'dawn l-applikazzjonijiet, il-kwarz jaħdem tajjeb u jiswa inqas minn PTFE. Il-limitazzjoni hija kimika alkalina u banjijiet li fihom HF-, fejn il-kwarz jinħall jew jinċiżi.
Meta PTFE Huwa l-Għażla Aħjar
Il-PTFE huwa l-aħjar għażla għal banjijiet alkalini, banjijiet li fihom HF-, u kimiċi mħallta fejn il-pH jista' jitbandal bejn l-aċidu u l-alkalin. Huwa wkoll aħjar għal banjijiet b'solidi maħlula għolja, fejn depożiti jiffurmaw fuq il-wiċċ tal-heater u jeħtieġu tindif perjodiku b'soluzzjonijiet alkalini jew aċidużi.
Id-densità tal-watt aktar baxxa tal-PTFE tfisser aktar erja tal-wiċċ hija meħtieġa għall-istess qawwa. F'tankijiet kompatti, din tista' tkun limitazzjoni. Iżda f'tankijiet bi spazju adegwat, il-ħajja itwal tas-servizz u l-kompatibilità kimika usa 'ta' PTFE jegħlbu l-iżvantaġġ tad-daqs.
Meta L-ebda Materjal ma Taqbel mal-Applikazzjoni
Xi applikazzjonijiet jippreżentaw kimika li la kwarz u lanqas PTFE jimmaniġġjaw tajjeb. Banju li jalterna bejn aċidu qawwi u alkalin qawwi-bħal linja tat-tindif bi stadji kemm aċidużi kif ukoll kawstiċi li jaqsmu heater komuni-jeħtieġ materjal li jirreżisti t-tnejn. PTFE huwa l-uniku materjal komuni tal-heater ta 'immersjoni li jagħmel.
Konfigurazzjoni ta 'ħiter ta' immersjoni PTFE tad-dwana b'densità baxxa ta 'watt, erja tal-wiċċ kbira, u kompartimenti terminali ssiġillati tindirizza applikazzjonijiet fejn il-kwarz jonqos u l-istainless steel jissaddad. Il-proċess ta 'speċifikazzjoni jeħtieġ il-kimika tal-banju, il-firxa tal-pH, it-temperatura operattiva, id-dimensjonijiet tat-tank, u l-wattage meħtieġ. Għal faċilitajiet b'banjijiet alkalini jew -kimika mħallta, dan l-approċċ speċifiku għall-applikazzjoni-li jagħti servizz affidabbli fejn materjali standard ma jibqgħux.
