Nam xlor gazi yoki suyuq brom bilan ishlash juda qiyin-bu galogenlar ko'plab metallarga ta'sir qiladi va hatto ba'zi ftorpolimerlarni o'tkazib yuborishi yoki yorilishi- mumkin. PVDF (poliviniliden ftorid) qarshilik va kuchning noyob kombinatsiyasi tufayli ushbu agressiv xizmatlarda issiqlik almashinuvchilari uchun afzal qilingan material sifatida paydo bo'ldi. Bromni qayta ishlash moslamalari, xlor quritish tizimlari yoki dezinfeksiya kontaktli rezervuarlarini loyihalash bo‘yicha texnologik muhandislar uchun PVDF issiqlik almashtirgichlari an’anaviy PTFE-asosidagi yechimlardan ham oshib ketadigan kimyoviy muvofiqlik va mexanik mustahkamlikning ajoyib muvozanatini taklif qiladi.
Galogen muhitda PVDF ning kimyoviy qarshiligi
PVDF yarim kristalli floropolimer bo'lib, o'zgaruvchan CH₂ va CF₂ guruhlarini o'z ichiga oladi. Ushbu struktura nam xlor, xlor dioksidi, gipoxloritlar va suyuq bromni o'z ichiga olgan oksidlovchi moddalarga mukammal qarshilik ko'rsatadi. Boshqa ba'zi floropolimerlardan farqli o'laroq, PVDF odatdagi ish sharoitida ushbu halogenlarga ta'sir qilganda sezilarli darajada o'tkazuvchanlik yoki stress yorilishi ko'rsatmaydi.
Dala tajribasi shuni ko'rsatadiki, PTFE uzoq muddat nam xlor bilan ishlashda{0}}permeatsiyadan aziyat chekishi mumkin. Xlor molekulalari PTFE matritsasi orqali asta-sekin tarqaladi, bu esa issiqlik almashinuvchi quvurlarida qabariq yoki delaminatsiyaga olib kelishi mumkin. PVDF ning zichroq kristalli tuzilishi va pastroq bo'sh hajmi halogen o'tkazuvchanlik tezligini kattalik yoki undan ko'p miqdorda kamaytiradi. Binobarin,PVDF issiqlik almashinuvchisi xlor brom xizmatixlor{0}}ishqorli zavodlar, brom qazib olish inshootlari va suvni tozalash tizimlarida qo'llanilishi barqaror ravishda o'sib bordi.
Maksimal xizmat ko'rsatish harorati va konsentratsiya chegaralari
PVDF o'zining halogen qarshiligini taxminan 135 daraja (275 daraja F) maksimal uzluksiz xizmat ko'rsatish haroratigacha saqlaydi. Ushbu diapazonda PVDF ho'l xlor gaziga (suv bug'i bilan to'yingan) va suyuq bromga parchalanmasdan bardosh beradi. 135 darajadan yuqori haroratlarda PTFE barqaror bo'lib qoladi (260 darajagacha), lekin 120 darajadan pastroq ishlaydigan xlor va brom jarayonlarining-ko'pchiligi uchun PVDF to'liq mos keladi.
Konsentratsiya chegaralari keng. PVDF nam xlorga iz darajasidan 100% gaz fazasigacha qarshilik ko'rsatadi, agar namlik mavjud bo'lsa (quruq xlor gazi yuqori haroratlarda PVDF bilan reaksiyaga kirishishi mumkin). Brom uchun PVDF suyuq brom, brom suvi va brom bug'ini harorat chegarasida ishlaydi.
PTFEga nisbatan mexanik kuchning afzalliklari
Asosiy afzallik - PVDF ning PTFE bilan solishtirganda yuqori mexanik xususiyatlari. Quyidagi jadval taqqoslashni umumlashtiradi:
| Mulk | PTFE | PVDF |
|---|---|---|
| Kuchlanish kuchi (MPa) | 20–30 | 40–55 |
| Egilish moduli (MPa) | 500–700 | 2000–2500 |
| Uzilish cho'zilishi (%) | 250–400 | 20–50 |
| Qattiqlik (Shore D) | 50–60 | 70–80 |
| Aşınmaya qarshilik | Past | O'rtacha va yuqori |
PVDF sezilarli darajada kuchliroq va qattiqroq. Bu PVDF uchun 0,5–1,0 mm, PTFE uchun esa 1,0–2,0 mm,-trubka devorlari yupqaroq bo'lgan issiqlik almashtirgich dizayniga imkon beradi. Yupqaroq devorlar issiqlik qarshiligini pasaytiradi va issiqlik uzatish koeffitsientlarini yaxshilaydi. PVDF qobig'i-va-quvurli issiqlik almashtirgich bir xil geometriyaga ega bo'lgan holda, ekvivalent PTFE birligidan 15-25% yuqori umumiy issiqlik uzatish koeffitsientlariga erisha oladi.
Yuqori mexanik kuch, shuningdek, yuqori bosim ko'rsatkichlarini ham ta'minlaydi. PTFE issiqlik almashinuvchilari odatda 3-5 bar (45-75 psi) bilan cheklanadi, chunki o'rmalash va sovuq oqim. PVDF issiqlik almashinuvchilari muntazam ravishda 8-10 bar (115-145 psi) va mustahkamlangan qobiqlar bilan 15 bargacha ishlaydi. Bu PVDFni chiziq bosimi o'rtacha bo'lgan, ammo PTFE imkoniyatlaridan oshib ketadigan ilovalar uchun mos qiladi.
Aşınmaya qarshilik yana bir farqlovchi hisoblanadi. Issiqlik almashtirgich osilgan qattiq moddalarni, kristallarni (masalan, xlor{3}}ishqorli sho'r suvdagi tuz) yoki zarrachalar bilan turbulent oqimni ko'radigan xizmatlarda PTFE quvurlari nisbatan tez eroziyalanadi. PVDF ning yuqori qattiqligi va ishqalanish qarshiligi quvurlarning ishlash muddatini sezilarli darajada uzaytiradi.
Galogenni qayta ishlashda amaliy qo'llanmalar
Xlorli quritish tizimlari
Xlor ishlab chiqarishda elektroliz hujayralaridan nam xlor quritish minorasidan (odatda konsentrlangan sulfat kislota) o'tadi. Quritish jarayoni ekzotermik bo'lib, sovutishni talab qiladi. PVDF issiqlik almashtirgichlari quritishdan oldin yoki keyin xlorli sovutgich sifatida keng qo'llaniladi. Ular nam xlorga (quritish oqimining yuqori qismida) va quruq xlorga (quyida) qarshilik ko'rsatadilar, metallar esa tez korroziyaga uchraydi.
Sho'r suvdan bromni qayta tiklash
Dengiz suvi yoki sho'r ko'l sho'r suvlaridan brom qazib olish xlor gazidan foydalangan holda bromidni bromga oksidlanishini, so'ngra bug' bilan tozalashni o'z ichiga oladi. Olingan brom bug'i kondensatsiyalanadi va tozalanadi. PVDF issiqlik almashinuvchilari ushbu xizmatda kondensator va mahsulotni sovutgich sifatida xizmat qiladi. Dala hisobotlari bromni qayta ishlash qurilmalarida xizmat muddati 10 yildan ortiq ekanligini ko'rsatadi, ayni paytda bir joyda joylashgan PTFE issiqlik almashinuvchilari 3-5 yildan so'ng o'tkazuvchanlik bilan bog'liq nosozliklarni ko'rsatdi.
Oqartirish va gipoxlorit bilan sovutish
Natriy gipoxlorit (oqartirgich) yuqori haroratlarda parchalanib, kislorod va issiqlikni chiqaradi. PVDF issiqlik almashinuvchilari barqarorlikni saqlash uchun ishlab chiqarish jarayonida gipoxlorit eritmasini sovutadi. PTFE ham mos keladi, lekin PVDF ning yuqori quvvati yanada ixchamroq, arzonroq-dizaynlarni yaratishga imkon beradi.
Cheklovlar va muvofiqlik chegaralari
PVDF PTFE uchun universal o'rinbosar emas. U kuchli qutbli erituvchilar tomonidan hujumga uchraydi, jumladan:
Ketonlar (aseton, metil etil keton)
Esterlar (etil asetat, butil asetat)
Ba'zi efirlar (tetrahidrofuran)
Tuzli sulfat kislota (100% dan yuqori H₂SO₄)
Concentrated hot caustic (above 80 °C and >20% NaOH)
Ushbu muhitda PTFE afzal qilingan material bo'lib qoladi. Bundan tashqari, PVDF quruq xlor gazi bilan yuqori haroratlarda (135 darajadan yuqori) yoki xlor triflorid bilan ishlatilmaydi. 135 darajadan oshgan yoki universal kimyoviy qarshilikni talab qiladigan xizmatlar uchun PTFE issiqlik almashinuvchilari standart bo'lib qoladi.
Moslik jadvali: Galogen va tegishli kimyoviy moddalardagi PTFE va PVDF
Quyidagi jadvalda issiqlik almashinuvi materiallari uchun umumiy muvofiqlik qo'llanmasi keltirilgan. Baholar: E=Zo'r, G=Yaxshi (kichik hujum), F=Adolatli (cheklangan xizmat), X=Tavsiya etilmaydi.
| Kimyoviy | Konsentratsiya | Harorat | PTFE | PVDF |
|---|---|---|---|---|
| Xlor, nam (gaz) | To'yingan | 100 darajagacha | E | E |
| Xlor, nam (gaz) | To'yingan | 100-135 daraja | E | G |
| Xlor, quruq | 100% gaz | 100 darajagacha | E | F¹ |
| Brom, suyuqlik | 100% | 100 darajagacha | E | E |
| Brom, suyuqlik | 100% | 100-135 daraja | E | G |
| Bromli suv | To'yingan | 100 darajagacha | E | E |
| Xlor dioksidi | Suvli | 80 darajagacha | E | E |
| Natriy gipoxlorit | 15% | 50 darajagacha | E | E |
| Xlorid kislotasi | 37% | 100 darajagacha | E | E |
| Oltingugurt kislotasi, bug'lanish | >100% | 25 daraja | E | X |
| Aseton | 100% | 25 daraja | E | X |
| Etil asetat | 100% | 25 daraja | E | X |
| Natriy gidroksidi | 50% | 80 daraja | E | F² |
¹ 100 darajadan yuqori haroratlarda quruq xlor PVDF ning buzilishiga olib kelishi mumkin. Buning o'rniga PTFE dan foydalaning.
² PVDF vaqti-vaqti bilan yoki past konsentratsiyali kaustik uchun qabul qilinadi, lekin doimiy yuqori{1}}harorat, yuqori-konsentratsiyali xizmat uchun emas.
PVDF issiqlik almashinuvchilari uchun dizayn masalalari
Belgilanganda aPVDF issiqlik almashinuvchisi xlor brom xizmatiQo'llashda bir nechta omillarga e'tibor berish kerak:
Quvur devor qalinligi:PVDF ning mustahkamligiga qaramasdan, o'tkazuvchanlik va mexanik shikastlanishlarga qarshi xavfsizlik chegarasini ta'minlash uchun halogen xizmati uchun minimal qalinligi 0,8 mm bo'lishi tavsiya etiladi.
Shlangi va qistirmalari:PTFE yoki perfloroelastomer (FFKM) qistirmalaridan foydalaning. PVDF qistirmalari emirilishga moyil. EPDM va FKM halogenlar bilan mos kelmaydi.
Bosim tushishi:Yupqaroq quvurlar yuqori oqim tezligiga imkon beradi, ammo PVDF uchun eroziya{0}}korroziya tashvishlanmaydi. Quvur tomonida 3 m / s gacha tezliklar qabul qilinadi.
Termal kengayish:PVDF uglerodli po'latdan taxminan 8 marta issiqlik kengayish koeffitsientiga ega. Issiqlik almashtirgich konstruktsiyalari kengayish halqalari, ko'rfazlar yoki suzuvchi trubka plitalari orqali differentsial kengayishni ta'minlashi kerak.
Boshqa floropolimer alternativlari bilan taqqoslash
ETFE (etilen tetrafloroetilen) va ECTFE (etilen xlorotriftoretilen) ham halogen xizmatida qo'llaniladi. Ikkalasi ham PTFE va PVDF o'rtasida mexanik kuchni taklif qiladi, kimyoviy qarshilik PTFE dan biroz pastroq, ammo ba'zi erituvchilar uchun PVDF dan yuqori. Biroq, PVDF issiqlik almashtirgich shakllarida (qobiq-va-trubka, lasan, immersion) odatda ancha tejamkor va{2}}verimliroqdir. Brom va nam xlor uchun, xususan, PVDF ning uzoq tajribasi unga ustunlik beradi.
Xulosa
PVDF issiqlik almashtirgichlari halogen xizmatida muhim o'rinni egallaydi, bu erda ularning ho'l xlor va suyuq bromga nisbatan o'ziga xos qarshiligi yuqori mexanik kuch bilan birgalikda PTFE dan ustundir. Yupqaroq quvurlar devorlari, yuqori bosim ko'rsatkichlari, yaxshi ishqalanishga chidamliligi va past o'tkazuvchanlik darajasi PVDFni 135 darajadan past haroratda ishlaydigan xlor-ishqor, bromni qayta tiklash va dezinfektsiyalash jarayonlari uchun -samarali va ishonchli tanlovga aylantiradi. Biroq, material tanlash jarayon kimyosini batafsil tushunishni talab qiladi-shu jumladan qutbli erituvchilar, dumanli kislotalar yoki PTFE zarur bo'lib qoladigan yuqori-haroratli quruq xlor-. Xlor va brom issiqlik uzatish majburiyatlarining aksariyati uchun PVDF ishlash va chidamlilikning ajoyib muvozanatini taklif qiladi.
