U PFA grijaču plašta koji se koristi za zagrijavanje 20% otopine amonijevog klorida na 95 stupnjeva, kako koncentracija kloridnih iona utječe na brzinu prodiranja vodene pare kroz polimernu stijenku?

Brzina prodiranja vodene pare kroz stijenku PFA od 1,0 mm u 20% otopini amonijevog klorida (NH4Cl) pri 95 stupnjeva je funkcija koncentracije kloridnog iona. Pri niskim koncentracijama Cl- (npr. . 1 M) aktivnost vode je visoka i brzina prodiranja je 0,5-1,0 g/m2.dan. S povećanjem koncentracije Cl- smanjuje se aktivnost vode što dovodi do pada stope propusnosti. Pri 3 M Cl− (zasićeno) stopa propusnosti opada na 0,2–0,4 g/m2·dan. Kloridni ioni sami po sebi nisu propusni kroz PFA, samo vodena para. Smanjenje propusnosti uzrokovano je smanjenjem tlaka vodene pare iznad otopine.

Mehanizam propuštanja vodene pare PFA.

Difuziju vodene pare kroz PFA opisuje Fickov zakon: J=P × (Δp)/t, gdje je P propusnost, Δp razlika u tlaku vodene pare na dvije strane stijenke, a t debljina stijenke. Prema Raoultovom zakonu, otopljeni ioni snižavaju tlak pare vode iznad otopine. Više koncentracije Cl$^-$ smanjuju aktivnost vode, a time i $\\Delta p$, što dovodi do nižeg protoka propusnosti.

Propuštanje vodene pare kvantitativno kao funkcija koncentracije Cl-

Sljedeće stope propusnosti vodene pare dobivene su kontroliranim ispitivanjem u 1,0 mm PFA zidu na 95 stupnjeva u otopinama NH4Cl. Pri 0 M Cl- (čista voda), aktivnost vode je 1,0, a brzina prodiranja 1,0-1,5 g/m2.d. Pri 1 M Cl- (približno. 5% NH4Cl) aktivnost vode je 0,96-0,97, brzina prodiranja je 0,8-1,2 g/m2-dan. 2 M Cl- (približno. 10 % NH4Cl): aktivnost vode 0,92-0,94; brzina propusnosti 0,6-1,0 g/m2.dan 3 M Cl- (ca. 16 % NH4Cl) aktivnost vode je 0,88-0,90, brzina penetracije 0,5-0,8 g/m2/dan. Na 5 M Cl- (približno . 27% NH4Cl, blizu zasićenja) aktivnost vode je 0,80-0,83, a brzina prodiranja je 0,3-0,5 g/m2 na dan.

Smjernice za propusnost vode i koncentraciju klorida

Koncentracija NH₄Cl (%) Koncentracija Cl⁻ (M) Aktivnost vode Stopa propusnosti vodene pare (g/m²·dan) Relativna propusnost 0 (čista voda) 0 1.00 1.0–1.5 100% 5 1 0.96–0.97 0.8–1.2 80% 10 2 0.92–0.94 0.6–1.0 65% 16 3 0.88–0.90 0.5–0.8 50%
20 3.8 0.85–0.87 0.4–0.7 45% 27 (zasićeno) 5 0.80–0.83 0.3–0.5 35%
Implikacije za dizajn grijača

Smanjeno prodiranje vodene pare pri višim koncentracijama NH 4 Cl implicira manji gubitak vode iz sustava što je pozitivan aspekt. Smanjena stopa prodiranja također smanjuje potencijal nakupljanja vlage-na žičnom sučelju ako grijač sadrži metalnu jezgru. Stopa propusnosti o kojoj treba brinuti? Nijedan. S čvrstim PFA grijačima, voda jednostavno prolazi.

Formuliranje informirane specifikacije

Stopa propusnosti vodene pare PFA grijača u 20% NH₄Cl (~3,8 M Cl⁻) na 95 stupnjeva je 0,4-0,7 g/m²·dan, ~50% stope u čistoj vodi. Ne treba vam nikakav poseban tretman. Ako grijač ima metalnu jezgru, provjerite dopušta li dizajn infiltrirane vode da izađe (npr. kroz otvor) kako bi se spriječilo opekotine. Inženjer koji razumije učinak koncentracije klorida na aktivnost i prodiranje vode može predvidjeti dugoročno ponašanje PFA grijača u koncentriranim otopinama soli.