Да ли се коефицијент преноса топлоте ПФА грејача брже погоршава ако површина има микроскопске огреботине од четкица за чишћење?

Микроскопске огреботине на површини ПФА грејача (нпр. од нормалног чишћења најлонским четкама, абразивним јастучићима или чак папирним убрусима) могу убрзати деградацију коефицијента преноса топлоте. Огреботине повећавају храпавост површине (Ра) и стога модификују динамику флуида на интерфејсу полимер-течност. У већини течности, грубља површина повећава коефицијент конвективног преноса топлоте (х) стварањем турбуленције и ремећењем топлотног граничног слоја. Али у сервису{5}}склоном загађивању утицај је обрнут за ПФА. Огреботине хватају честице, каменац и биолошку материју и убрзавају формирање наслага. Депоновани материјал (скала, биофилм или слој зарастања) има лошију топлотну проводљивост (0,2–1,0 В/м·К) од ПФА (0,20 В/м·К), додајући топлотну отпорност. За 1.000–5.000 сати, изгребана површина може добити 2–5 пута дебље наслаге од глатке површине, што резултира 15–30% већим смањењем укупног коефицијента преноса топлоте од неогребане површине у истом окружењу. Огреботине саме по себи не смањују директно проток топлоте. То су наслаге које заробљавају.

Храпавост површине и повећање прљања
Коефицијент преноса топлоте од ПФА грејача до течности је изражен са х=Ну × к_флуид / Д, где је Ну Нуселтов број. За глатку површину (Ра < 0,2 µм), Нуселтов број се ослања на режим протока и карактеристике флуида. Уношење огреботина (Ра=0.5–2,0 µм) доводи до мањег повећања Ну за 5–15 % због појачане турбуленције, што би олакшало пренос топлоте. Међутим, у раду са зарастањем (тврда вода, биолошки раст или кристализовани раствори), огреботине делују као места нуклеације и тачке сидрења. Каменац калцијум карбоната има тенденцију да се таложи у огреботинама и стога ствара чврсте наслаге које је теже уклонити. Бактерије налазе склониште у пукотинама. Биофилм боље пријања на изгребану површину. Када се формира наслага, топлотни отпор наслага (т_сцале/к_сцале) се додаје укупном отпору. Ако је слој скале дебљине 0,1 мм и к=0.8 В/мК Р_размера=0.000125 м2.К/В. Ово је исто као додавање 0,625 мм ПФА (јер Р_ПФА=т/0,20, дакле т=Р к 0.20=0.000125 к 0.20=0.000025 м=0.025 мм? То не звучи добро. Дозволите ми да се сетим Р_скала=0.0001} За Р_сцале=0.0001} / 6 П к 0.20=0.000025 м=0.025 мм, то значи да скалирање нема смисла, јер је скалирање у ствари знатно дебље од 0,1 мм{44} {0,5-2,0 мм Еквивалентна дебљина ПФА=0.00125*0.20=0.00025 м=0.25 мм Изгребана површина се брже скалира, достиже 1 мм раније.

Прави ефекат је време да се постигне критична димензија дебљине. Изгребана површина може да порасте 1 мм за 3 месеца. Глатка површина 6-9 месеци. Дакле, коефицијент преноса топлоте огребаног грејача с временом се брже смањује.

Убрзано опадање заједничких услуга
Услужно окружење Стање површине (Ра, µм) Време до 0,5 мм каменца/прљања (сат) Коефицијент преноса топлоте (В/м2К, у односу на чисто) на скали од 0,5 мм Чисто, у односу на смањење ДОДАТНО СМАЊЕЊЕ ИЛИ ГЛАТКА ПОВРШИНА
Тврда вода (300 ппм ЦаЦО3, 70 степени) Глатка (0,1) 3,000 1,200 40% контрола
Исто као горе, тврда вода изгребана (0,8) 1,500 1,000 50% екстра 10%
Тврда вода (исто као)Изгребана (1,5) 800 850 58% 18% екстра
Биолошки раст (расхладни торањ, 35 степени) Глатко (0,1) 5,000 1,500 25% основе
Биолошки раст Сцратцхед (1.0) 2000 1200 40 % 15 % ектра
Кристализација раствора соли (На₂СО₄, 50 степени) Глатка (0,1) 2,000 1,000 50% базе
Изгребано (1.0) Кристализација соли 800 700 65% 15% екстра
Чиста вода (без контаминације) Било која (огреботине не утичу на х) Без прљања Исто 0% 0%
Практичне импликације за процесе чишћења
Избегавајте огреботине у процесу чишћења да се пренос топлоте више не би погоршао. Користите мекане материјале: силиконске гумене брисаче, крпе од микровлакана или мекане најлонске четке са врховима чекиња<0.1 mm in diameter. Please do not use:

Steel wool or metal brushes (causing severe scratches, >10 µм дубоко)

Абразивни јастучићи (Сцотцх-Брите, брусни папир) – константна храпавост

Млазеви воде под високим притиском (ПФА могу бити еродирани овим. видети чланак #72)

Стругалице или стругалице

If the PFA surface is already visibly scratched, evaluate the depth with a profilometer or simply with a fingernail test (a scratch that catches your nail is >10 μм дубине). Ако су огреботине дубоке, већа је вероватноћа да ће се грејач запрљати и мораће да се чисти чешће. Замените ако је прљавштина уобичајена и огреботине су озбиљне.

За грејаче који се користе у загађивачима који захтевају често чишћење обезбедите електрополирани ПФА или глатку екструдирану површину. Неки произвођачи обезбеђују „ултра-глатку” ПФА са Ра < 0,1 µм, добијену употребом високо полираних екструзионих калупа. Премијум (10-15%) је оправдан ређим чишћењем и дужим периодима пре губитка перформанси.

Валидација деградације преноса топлоте
Упоредите тренутне перформансе грејача са основним да бисте проценили да ли се запрљавање повећало због огреботина:

Мерите температуру површине при константној снази и температури флуида. Значајно запрљање је повећање од 10 степени у односу на основну линију.

Време до задате вредности од хладног старта. Мање топлоте која се преноси значи 20% повећање времена-загревања.

Посматрајте површину са увећањем од 10к. Ако је скала дебља на изгребаним местима него на суседним глатким деловима, огреботине подстичу зарастање.

Ако су огреботине узрок убрзаног пропадања, исполирајте површину са мало влажног брусног папира гранулације 1000 (под водом) да бисте изгладили врхове огреботина. "Ово смањује наборе без уклањања много материјала." Затим се користи мекши протокол чишћења.

Закључак: Огреботине промовишу прљање, а не директан губитак преноса топлоте
На коефицијент преноса топлоте не утичу директно микроскопске огреботине на површини ПФА грејача. У чистом сервису огреботине немају значајан ефекат. У услугама зарастања (тврда вода, биолошки раст, раствори за кристализацију) огреботине обезбеђују места за таложење наслага и убрзавају развој каменца, смањујући време за достизање критичне дебљине зарастања за фактор од 2-3×. Грејач се повећава раније и коефицијент преноса топлоте се брже деградира. Употреба нежних инструмената за чишћење и избегавање абразива спречиће брже пропадање. Одредите ултра-глатку ПФА за апликације које су склоне прљању{10}. Ако постоје огреботине, очистите их пре накупљања каменца и чешће проверавајте перформансе. Сама струга није непријатељ - то је размера коју ухвати. Нека буде глатко. Нека буде чисто. Одржавајте пренос топлоте.