Issiq, konsentrlangan sulfat kislota oqimini 180 gradusgacha qizdirish PTFE{1}}bardosh bera olmaydigan ish bo'lib, uning kuchi bu haroratdan ancha oldin yo'qoladi. O'tkazmaydigan grafit, zich, qatron{3}}singdirilgan uglerod bloki, standart metall bo'lmagan-alternativ sifatida kiradi. Ammo ikkita material bir xil ishni bajarish uchun juda boshqacha jismoniy shakllarni oladi. Har bir materialning quvur devorining qalinligi uning mexanik xususiyatlari, harorat chegaralari va agressiv kimyoviy muhitlarga mosligi haqida ko'p narsalarni ochib beradi. Tushunishgrafit va boshqalar PTFE trubkasi devor qalinligi yuqori haroratli kislotaqiyin jarayon sharoitlari uchun to'g'ri issiqlik almashtirgichni tanlash uchun-savdo muhim ahamiyatga ega.
Nima uchun devor qalinligi grafit va PTFE o'rtasida tubdan farq qiladi
Grafit va PTFE materiallar spektrining qarama-qarshi uchlaridan issiqlik uzatishga yaqinlashadi. Ulardan biri qattiq, yong'inga chidamli keramika; ikkinchisi egiluvchan, past{1}}haroratli polimerdir. Ularning quvur devorlarining qalinligi ixtiyoriy emas-bu materialning kuchli va zaif tomonlari bilan belgilanadi.
Grafit: qalin, mo‘rt va yuqori-haroratga qodir
Grafit issiqlik almashtirgich trubkasi moslashuvchan komponent emas. Bu qalin{1}}devorli, qattiq silindr. Ko'pgina konstruktsiyalarda (masalan, blokli{3}}almashtirgichlar) quvurlar alohida yupqa quvurlarni yig'ish o'rniga, to'g'ridan-to'g'ri o'tkazmaydigan grafit blokiga nozik teshiklarni burg'ulash orqali hosil qilinadi. Olingan devor qalinligi odatda quvur diametri va ish bosimiga qarab 3 dan 6 millimetrgacha o'zgaradi.
Ushbu muhim qalinlik bir nechta maqsadlarga xizmat qiladi:
Strukturaviy quvvat:Grafit mo'rt va egiluvchanlikka ega emas. Qalin devor yorilishsiz ichki bosimga, o'rnatish stresslariga va termal gradientlarga bardosh berish uchun zarur bo'lgan mexanik mustahkamlikni ta'minlaydi.
Korroziyaga qarshi ruxsat:Grafit ko'pchilik kislotalarga qarshilik ko'rsatsa-da, vaqt o'tishi bilan ba'zi kichik sirt hujumlari sodir bo'lishi mumkin. Qalin devor hatto agressiv muhitda ham uzoq xizmat muddatini ta'minlab, o'rnatilgan korroziyaga qarshilikni ta'minlaydi.
Issiqlik o'tkazuvchanligining afzalliklari:Grafit juda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, taxminan 80-120 Vt/m·K-PTFEdan 300-400 barobar ko'p. Qalin devor bilan ham issiqlik uzatish samarali bo'lib qoladi, chunki materialning o'zi ajoyib o'tkazuvchandir.
Biroq, grafitning mo'rtligi ehtiyotkorlik bilan ishlashni talab qiladi. Mexanik jim o'rnatish talab qilinadi-tebranish, issiqlik zarbalari yoki to'satdan bosimning ko'tarilishi yorilishlarga olib kelishi mumkin. Qalin devor bu xavfning bir qismini yumshatadi, ammo ehtiyotkorlik bilan muhandislik zaruratini bartaraf etmaydi.
PTFE: yupqa, moslashuvchan va harorat-cheklangan
PTFE, aksincha, uning kuchiga emas, balki moslashuvchanligi va kimyoviy inertligiga tayanadi. Yuqori haroratli kislota xizmatida (o'z chegaralari ichida) PTFE yupqa devor trubkasi sifatida ishlatiladi, ko'pincha devor qalinligi 1 millimetrdan-odatda 0,5 mm dan 0,8 mm gacha bo'lgan kichik diametrli issiqlik almashtirgich quvurlari uchun-bo'ladi.
Nega shunchalik nozik? PTFE ning issiqlik o'tkazuvchanligi juda past, taxminan 0,25 Vt / m · K. Qalin PTFE devori issiqlik izolyatori bo'lib, issiqlik almashtirgichning ish faoliyatini sezilarli darajada kamaytiradi. Yupqa devor bu allaqachon zaif issiqlik qarshiligini kamaytiradi, bu materialning o'ziga xos izolyatsiyalash xususiyatlariga qaramay, maqbul issiqlik uzatish tezligini ta'minlaydi.
PTFE ning moslashuvchanligi ham rol o'ynaydi. Yupqa naychalar yorilishsiz egilib, tebranishi mumkin, bu esa PTFEni qobiq-va{2}}truba konstruksiyalari uchun mos qiladi, bunda issiqlik kengayish farqlari trubaning egiluvchanligi bilan moslashtiriladi. Biroq, xuddi shu moslashuvchanlik maksimal ish haroratini cheklaydi. Uzluksiz kislota xizmatida taxminan 110 darajadan yuqori, PTFE yumshay boshlaydi, yuk ostida emirilib, mexanik yaxlitligini yo'qotadi. 180 daraja haroratda PTFE deyarli hech qanday foydali kuchga ega emas.
Qiyosiy jadval: Grafit va PTFE quvurlari devorlarining xususiyatlari
| Mulk | Grafit | PTFE |
|---|---|---|
| Oddiy quvur devor qalinligi | 3-6 mm | 0,5-0,8 mm |
| Kislota xizmatida maksimal doimiy harorat | 200-250 daraja (kislota turiga qarab) | ~110 daraja |
| Issiqlik o'tkazuvchanligi | 80–120 W/m·K | ~0.25 W/m·K |
| Mexanik xatti-harakatlar | Qattiq, mo'rt, ehtiyotkorlik bilan ishlashni talab qiladi | Moslashuvchan, chidamli, tebranishlarga-bardoshli |
| Muvaffaqiyatsizlik rejimi | Termal yoki mexanik zarbadan yorilish | Haddan tashqari qizib ketishdan yumshatish, o'rmalash yoki portlash |
Issiqlik samaradorligi: qalin grafit va yupqa PTFE
Devor qalinligi va issiqlik o'tkazuvchanligining kombinatsiyasi umumiy issiqlik uzatishni aniqlaydi. 5 mm qalinlikdagi grafit trubkasining issiqlik qarshiligi taxminan 5 mm / 100 Vt/m·K=0.00005 m²·K/Vt maydon birligi uchun-ko'pgina texnologik hisob-kitoblarda ahamiyatsiz. 0,6 mm qalinlikdagi PTFE trubkasi 0,0006 m / 0,25 Vt/m·K=0.0024 m²·K/Vt qarshilikka ega, bu taxminan 50 baravar yuqori. Shunday qilib, PTFE devori ancha yupqaroq bo'lsa-da, uning zaif o'tkazuvchanligi hukmronlik qiladi, bu esa grafit bilan solishtirganda kattaroq issiqlik uzatish maydonlarini yoki kamroq issiqlik oqimlarini talab qiladi.
Jarayon harorati va mexanik cheklovlar asosida tanlash
Grafit va PTFE o'rtasidagi qaror harorat va mexanik ishlov berish bilan bog'liq.
120 darajadan yuqori kislotali xizmat uchun (masalan, yuqori haroratlarda konsentrlangan sulfat, fosfor yoki nitrat kislotalar):Grafit - bu metall bo'lmagan{0}}yagona hayotiy variant. Uning qalin devori va mo'rtligi to'g'ri tayanchlar, sekin termal rampalar va tebranish izolyatsiyasi bilan jihozlangan bo'lishi kerak. Thegrafit va boshqalar PTFE trubkasi devor qalinligi yuqori haroratli kislotaHarorat PTFE chegarasidan oshib ketganda, taqqoslash aniq grafitni afzal ko'radi.
Potensial tebranish yoki termal aylanish bilan 100 darajadan past kislotali xizmat uchun:PTFE ning yupqa, egiluvchan devori charchoqqa chidamliligi va mexanik stressga chidamliligini ta'minlaydi. Biroq, yomon issiqlik o'tkazuvchanligini qoplash uchun kattaroq issiqlik almashinuvchisi sirt maydoni talab qilinadi.
Aralash yoki noaniq sharoitlar uchun:Konservativ yondashuv - agar harorat 110 darajadan yuqori bo'lsa, grafitdan foydalanish. Grafit o'zining dizayn chegaralarida xavfsiz ishlashda davom etar ekan, PTFE jimgina -yumshaydi va oqmaydi-.
Amaliy ishlov berish bo'yicha eslatmalar
Grafitning mo'rtligi ehtiyotkorlik bilan o'rnatishni talab qiladi. Quvurlar ulanishlari kuchlanishsiz- boʻlishi kerak va suv bolgʻasini keltirib chiqaradigan klapanlarning toʻsatdan yopilishiga yoʻl qoʻymaslik kerak. Oldindan isitish protseduralari ko'pincha termal zarba yorilishiga yo'l qo'ymaslik uchun haroratning bosqichma-bosqich tezligini (masalan, daqiqada 10 daraja) talab qiladi. PTFE, aksincha, mutlaq harorat 110 darajadan past bo'lishi sharti bilan, haroratning tez o'zgarishi va mexanik noto'g'ri hizalanishlarni ancha kechiradi.
Xulosa: Materiallar shaklini talablarni qayta ishlashga moslashtirish
Har bir materialning devor qalinligi uning tug'ma shaxsiyatini bevosita aks ettiradi. Grafitning asosiy qismi mustahkamlik va issiqlik ish faoliyatini ta'minlaydi, bunda PTFE egiluvchanligi-yuqori-haroratli kislota xizmati korroziyaga va ichki bosimga bardosh bera oladigan qalin, yong'inga chidamli devorni talab qiladi. PTFE ning yupqa, egiluvchan tabiati grafitning qattiqligi-past-harorat, tebranishga{6}}moyil boʻlgan ilovalar yorilishsiz harakatga mos keladigan egiluvchan membranadan foyda keltiradi. Shunday qilib, material tanlash materialning jismoniy shaklini jarayonning jismoniy talablariga moslashtirishdir. Harorat 110 darajadan oshganda, qalin grafit devori kamchilik emas-bu zaruratdir.
