Zašto PTFE grijači trenutno otkazuju kada razina tekućine padne: razumijevanje oštećenja od suhog-paljenja?

Naglo uništenje PTFE uronjenog grijača jedna je od najfrustrirajućih stvari koje se mogu dogoditi u postrojenju za kemijsku preradu. Ventil ostaje zatvoren, cirkulacijska pumpa se zaustavlja ili se spremnik ne napuni nakon popravka. Dio grijača koji je izložen biva nepopravljivo oštećen za nekoliko minuta, ponekad čak i za nekoliko sekundi. Za ljude koji ne znaju puno o granicama fluoropolimera, brzina kvara se čini praktički nemogućom. Da biste razumjeli zašto suho{4}}paljenje uništava stvari tako brzo, morate pogledati toplinsku mehaniku koja kontrolira temperaturu omotača i rasipanje topline.

Toplinska ravnoteža kada stvari rade normalno
PTFE uronjeni grijač radi u toplinskoj ravnoteži kada je uronjen u vodu. Otporni element pretvara električnu energiju u toplinu. Toplina se kreće prema van kroz unutarnju izolaciju i PTFE plašt, a zatim se konvekcijom kreće u tekućinu oko sebe.


U usporedbi sa zrakom, tekućine poput vode, kiselina i otopina za oplate mogu bolje zadržati i prenositi toplinu. Dobri su u primanju i odvođenju topline. Zbog toga temperatura plašta ostaje samo malo viša od temperature tekućine. Tekućina djeluje kao snažan hladnjak, sprječavajući preveliki porast temperature omotača, čak i ako unutarnji element radi na znatno višoj temperaturi.

Važno je da se toplina stalno odvodi. Grijač je napravljen s idejom da bi hlađenje tekućinom smanjilo njegovu gustoću u vatima, odnosno količinu topline koju proizvodi po kvadratnom metru površine.

Što se događa kada zapalite-vatru
Kada je dio ili cijeli grijač još uvijek uključen i izložen zraku, kaže se da radi na suho-paljenje. Kada tekućina prestane dodirivati ​​površinu omotača, temperatura okoline se znatno mijenja.

U usporedbi s tekućinama, zrak ne prenosi toplinu baš dobro i ne zadržava je dobro. Konvekcija u zraku ne djeluje tako dobro da se oslobodi topline. Toplina nema kamo otići ako ista količina električne energije odlazi u element. Brzina stvaranja topline ostaje ista, dok brzina oduzimanja topline opada.

Ova neusklađenost uzrokuje brzo zagrijavanje sustava i odlazak u toplinski bijeg. Temperatura omotača odmah počinje rasti. U stvarnom životu, PTFE grijač koji je pod punim pogonom i u zraku može doseći opasne temperature za manje od 60 sekundi-mnogo brže nego što mislite.

PTFE ima ograničenje radne temperature koje je obično između 200 i 260 stupnjeva Celzijusa, ovisno o formulaciji. Prelazak iznad ovog raspona počinje razgrađivati ​​materijal.

Porast temperature plašta i progresija kvara
Izloženi dio PTFE omotača postaje prilično vruć dok traje-pečenje na suho. Unutrašnji dio može postati prilično vruć, ali vanjski dio se više ne hladi tekućinom.

Način kvara obično prolazi kroz nekoliko koraka:

Omekšavanje: Kako se temperatura približava maksimalnoj granici, PTFE počinje gubiti svoju mehaničku čvrstoću.

Stvaranje mjehurića: kada nešto postane prevruće na jednom mjestu, može uzrokovati širenje plina unutar ili odvajanje kroz slojeve, što stvara mjehuriće ili mjehuriće koje možete vidjeti.

Pucanje ili cijepanje: omekšana ovojnica puca jer je izložena većem toplinskom stresu.

Izlaganje unutarnjih dijelova: Kada PTFE barijera pukne, unutarnja izolacija i otporni element izloženi su zraku i eventualno ostacima tekućine. To može uzrokovati kratki spoj ili katastrofalno pregorijevanje.

Metalni{0}}grijači ponekad mogu podnijeti kratka razdoblja izlaganja suhom jer mogu podnijeti više temperature. PTFE, s druge strane, nema tu sposobnost. Nehrđajući čelik i drugi metali mogu podnijeti puno veće površinske temperature bez kvara. Snaga PTFE-a proizlazi iz njegove sposobnosti otpornosti na kemikalije, a ne iz njegove sposobnosti da izdrži vrlo visoke temperature.

Zašto se neuspjeh može dogoditi brzo i tiho
Mnogi ljudi misle da bi grijač koji je bio-zapaljen ispuštao dim, miris ili druge očite znakove upozorenja prije nego što se pokvari. Kad PTFE zakaže, može biti prilično tih. Dio koji je izložen može postati prevruć iznutra prije nego što se vidljivi znakovi pojave izvana.

Budući da grijač ostaje naelektriziran, nema iznenadnog prekida osim ako se sigurnosni uređaj ne aktivira. Trajno oštećenje se već dogodilo u trenutku kada vidite deformaciju.

Dakle, suho{0}}pečenje je jedan od najštetnijih i najbržih načina za kvar sustava grijanja od fluorpolimera.

Pronalaženje oštećenja od suhog-paljenja
Identificiranje načina kvara za PTFE grijače-na suho pečenje općenito pokazuje jasne vizualne uzorke. Lokalizirano oštećenje samo na staroj liniji tekućine najčešća je indikacija. Dio koji je pod vodom je još uvijek u dobrom stanju, dok je dio koji je iznad vode promijenio boju, mjehuriće ili oblik.

U vrlo lošim situacijama, cijelo izloženo područje može se rastopiti ili rascijepiti. Granica između neoštećenih i oštećenih dijelova često je savršeno usklađena s razinom tekućine u trenutku kvara.

Ostali znakovi su:

Dijelovi omotača koji su savijeni ili slomljeni

Pukotine ili pougljenje koje se može vidjeti

Zahvaćeno područje ima potpuni električni kvar.

Budući da oštećenje suho{0}}paljenja obično utječe samo na malo područje, grijač može imati jasnu razliku između dijelova koji još rade i onih koji su pokvareni.

Samo prevencija djeluje kao strategija
Suho-pečenje je najbrži način za razbijanje PTFE uronjenog grijača. Lako je razumjeti fiziku: neprestano stvaranje električne topline i vrlo malo odvođenja topline uzrokuju brzo pregrijavanje i pucanje omotača.

Jednom kada nešto postane prevruće, počinje se brzo kvariti i ne može se popraviti. Popravak obično nije moguć jer je kemijski i električni integritet uništen.

Poznavanje ove slabosti pokazuje koliko je važno imati pouzdane mehanizme za zaštitu razine tekućine. Puno je bolje spriječiti izlaganje ljudi nego pokušavati se nositi s kratkim suhim radom.

Sada kada znamo kako dolazi do brzog pregrijavanja, možemo prijeći na sljedeći važan inženjerski korak: postavljanje pouzdanih kontrola razine tekućine i blokada kako bismo bili sigurni da se suho{0}}paljenje nikad više ne dogodi.