Зашто ПФА грејач са храпавом пескареном површином надмашује глатку површину у загревању органским растварачем под високим{0}}притиском?

У погледу стабилности филма и преноса топлоте кључања језгра, храпава површина ПФА (Ра 1,0–1,5 µм) често ради боље од глатке површине (Ра < 0,2 µм) при загревању органског растварача под високим-притиском (нпр. толуен, ацетон, хексан на 51–20 бара, 01–20 бара). Контрола нуклеације мехурића је механизам; прегревање и нагло, брзо кључање (ударање) резултат су глатких површина које потискују стварање мехурића. Већи коефицијенти преноса топлоте и конзистентно кључање малих-мехурића подстичу храпава површина која нуди контролисана места нуклеације. Поред тога, пошто храпава унутрашња површина (ако је пескарена пре екструзије) побољшава механичко спајање између ПФА и металног језгра, храпава површина је отпорна на раслојавање{14}}индуковано растварачем. Охрапава површина повећава квашење и смањује ризик од кључања филма за органске раствараче који слабо влажу ПФА (контактни угао > 90 степени). За оптималне резултате, унутрашња површина треба да буде хемијски нагризана ради адхезије, а спољашња површина треба да буде пескарена (Ра 1,0–1,5 µм).

Врење нуклеата и храпавост површине
Топлотни ток у органским растварачима загрејаним под притиском је често довољно јак да изазове кључање на површини ПФА. Нуклеација мехурића на глаткој површини захтева велику количину прегревања (ΔТ=10–30 степени изнад тачке кључања). Локално повећање температуре је резултат мехурића који постају огромни и полако се раздвајају. Микро-шупљине (5–20 µм) на храпавој површини служе као постојана места нуклеације тако што задржавају пару. Пренос топлоте је побољшан мехурићима који се формирају при нижем прегревању (2–5 степени), мањи су и чешће се одвајају. При истом протоку топлоте, храпава површина може имати 50–100% већи коефицијент преноса топлоте (х).

Глатки ПФА (Ра 0,1 µм) показује кључање филма на 8 В/цм² са ΔТ=40 степеном за толуен на 150 степени и 10 бара. На ΔТ=15 степену, храпави ПФА (Ра 1,2 µм) одржава кључање језгра до 15 В/цм².

Поређење перформанси у органским растварачима при високом притиску
Притисак растварача (бар) Температура (степен) Обрада површине Критични топлотни ток (В/цм²) Коефицијент преноса топлоте (В/м²·К) Режим кључања Релативни век трајања
Toluene 10 150 Smooth (0.1) 6–8 1,500–2,000 Film boiling at >6 1.0к Толуен 10 150 Охрапави (1.2) 12–15 3, 000–4 000 Нуклеација до 12 2.5 к
Ацетон 8 120 Глатки 5–7 1,800–2,500 Ударни 1,0к
Ацетон 8 120 Охрапави 10–12 3,500–5,000 Стабилни мехурићи 2,8к Хексан 5 100 Глатко 4–6 1,200–1,800 Бурно кључање 0,8к
Хексан 5 100 Охрапави 8–10 2,500–3,500 Контролисани 2,2к Етанол 12 180 Глатко 7–9 2,000–2,500 Прегревање 1,2к
Етанол 12 180 огрубљен 14–16 4, 000–5 500 Стабилно 2,5к
Механичко спајање за адхезију
Унутрашња површина ПФА омотача (насупрот металном језгру) такође има користи од храпавости. Пескарење металног језгра до Ра 2–4 µм пре екструзије ПФА генерише механичко спајање. ПФА се учвршћује тако што се улива у површинске избочине. Течност може умерено да повећа ПФА (повећање запремине од 0,5–2%) у органским растварачима високог{7}}притиска. Под стресом бубрења, глатка површина (Ра < 0,5 µм) може да се раслоји. Пошто је ПФА закључан унутар удубљења, адхезија се одржава на грубом интерфејсу (Ра > 2 µм). За дугорочну{13}}поузданост, ово је неопходно.

Да бисте добили најбоље резултате, наведите:

Пескарена до Ра 1,0–1,5 µм споља (за нуклеацију мехурића)

Пескарено до Ра 2,5–4,0 µм (за адхезију) на унутрашњој површини (метално језгро)

Површина металног језгра: хемијски угравирана након пескарења ради уклањања лабавих честица и стварања нано{0}}порозности

Када је глатка површина боља
Глатке ПФА површине се и даље бирају за:

Једнофазно загревање без{0}}кључања-: Нема мехурића, тако да храпавост само подстиче прљање.

Висока{0}}услуга чистоће: Грубе површине сакупљају нечистоће и теже се чисте.

Течности за кристализацију или скалирање: Каменац се лако лепи за грубе површине.

Услуга ниског{0}}притиска (<2 bar) where boiling is not a problem.

Пример на терену
Глатки ПФА грејач је коришћен у фармацеутском реактору за загревање толуена на 150 степени и 10 бара. После шест месеци, грејач је имао значајне ударе и нагле праске паре, што је резултирало осцилацијама температуре од ±15 степени и пуцањем ПФА. У постројењу је уграђен храпави ПФА грејач (Ра 1,3 µм спољашњи, Ра 3 µм језгро). Грејач је трајао више од три године, ударци су нестали, а регулација температуре се побољшала на ±2 степена. Цена грејача је повећана за 100 долара због пескарења (доплата од 15%). Плаћено је за два месеца захваљујући уштеди од смањеног застоја.

Преглед и одржавање
За храпаве грејаче у раду, проверите да ли има:

Прљање: Наслаге су заробљене на грубим површинама. За чишћење користите нежну четку и лагани растварач; избегавајте употребу било каквих абразива који би могли да изгладе површину.

Површинско хабање: Ерозија може изгладити врхове током периода од три до пет година. Ако Ра падне испод 0,8 µм, поново-пескарите или замените.

Тест адхезије: Повремено процењујте отпорност изолације. Деламинација на грубом интерфејсу је назначена падом, што је неуобичајено.

У закључку, храпава површина побољшава пријањање и кључање.
За загревање органског растварача под високим-притиском (5–20 бара, 100–200 степени), ПФА грејач са храпавом површином за пескарење (Ра 1,0–1,5 µм) побеђује глатку површину за 2–3× у смислу стабилног кључања језгара, већег критичног топлотног флукса и отпорности на бумп. Груба спољна површина обезбеђује регулисане локације нуклеације мехурића; груба унутрашња површина промовише пријањање против отицања{10}}изазваног растварачем. Наведите пјескарени ПФА за било који процес органског растварача гдје долази до кључања. За услугу која не{13}}ври, ниског{14}}притиска или високе{15} чистоће, глатка остаје најбоља. Поравнајте површину са задатком. Избочине су неопходне за кључање. Песак је неопходан за ударце. Обрусите површину, прокувајте стално и издржите дуго. Груба је јака у органским. Глатка је клизава - и клизи у филм кључања. Изаберите грубо.