The Brightener Consumption Mystery
Ένας διευθυντής γραμμής όξινης ψευδάργυρης παρατηρεί ότι η κατανάλωση λαμπρυντικού αυξάνεται προς τα πάνω. Πριν από έξι μήνες, 200 ml λαμπρυντικού ανά 1.000 amp{4}}ώρες διατήρησαν τη λαμπρότητα της κατάθεσης. Τώρα η ίδια κατανάλωση παράγει θολά κοιτάσματα σε περιοχές χαμηλής-ρεύματος-πυκνότητας. Το μπάνιο απαιτεί 300 ml για να επιτευχθεί αποδεκτή εμφάνιση.
Η ανάλυση μπάνιου αποκλείει τη μόλυνση. Ο έλεγχος θερμοκρασίας εμφανίζεται κανονικός στους 30 βαθμούς. Ωστόσο, το λαμπρυντικό εξαφανίζεται πιο γρήγορα από ό,τι υπολογίζει η ηλεκτροχημική κατανάλωση. Το πρόσθετο που λείπει αποσυντίθεται θερμικά σε μια θέση αόρατη για τον ελεγκτή θερμοκρασίας του μπάνιου: την επιφάνεια του εναλλάκτη θερμότητας.
Το πρόβλημα θερμοκρασίας τοίχου
Τα θερμαινόμενα πηνία εμβάπτισης με ατμό-έχουν θερμοκρασία επιφάνειας πολύ υψηλότερη από τη θερμοκρασία του λουτρού όγκου. Ο ατμός στα 3 barg συμπυκνώνεται στους 143 βαθμούς μέσα στο πηνίο. Η θερμοκρασία του εξωτερικού τοιχώματος του σωλήνα εξαρτάται από τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας στην πλευρά της διεργασίας, αλλά υπό τυπικές όξινες συνθήκες ψευδάργυρου με μέτρια ανάδευση, η θερμοκρασία του τοιχώματος κυμαίνεται από 70 βαθμούς έως 95 βαθμούς.
Τα λευκαντικά με οξύ ψευδάργυρο-συνήθως αλδεΰδες, κετόνες και επιφανειοδραστικά πολυαιθέρα-αρχίζουν να αποικοδομούνται θερμικά πάνω από 50 βαθμούς . Σε θερμοκρασία τοιχώματος 70 μοιρών, τα μόρια του λαμπρυντικού που έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια του πηνίου αποσυντίθενται γρήγορα. Το χύμα λουτρό στις 30 μοίρες παραμένει σταθερό, αλλά το λεπτό οριακό στρώμα δίπλα στο τοίχωμα θερμού πηνίου γίνεται ζώνη χημικής καταστροφής.
Αυτό εξηγεί το μυστήριο της κατανάλωσης. Το Brightener δεν αποσυντίθεται σε όλο τον όγκο του μπάνιου αλλά επιλεκτικά στην επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας. Κάθε λίτρο λουτρού που κυκλοφορεί πέρα από το ζεστό πηνίο χάνει ένα κλάσμα της περιεκτικότητάς του σε πρόσθετα λόγω θερμικής υποβάθμισης.
Πίνακας 1: Σύγκριση ρυθμού υποβάθμισης θερμοκρασίας τοίχου και φωτεινότητας
| Υλικό θερμαντήρα | Πίεση ατμού (barg) | Περίπου Θερμοκρασία τοίχου (βαθμός) | Σχετικός ρυθμός αποσύνθεσης λαμπρυντικού |
|---|---|---|---|
| Πηνίο SS 316L | 3.0 | 85-95 | Ψηλά |
| Πηνίο τιτανίου | 3.0 | 80-90 | Ψηλά |
| SS 316L με χαμηλό ατμό | 1.0 | 60-70 | Μέτριος |
| Πηνίο PTFE | 3.0 | 55-65 | Χαμηλός |
Οι θερμοκρασίες τοίχου υπολογίζονται για λουτρό όξινου ψευδαργύρου στους 30 βαθμούς με μέτρια ανάδευση αέρα. Η θερμοκρασία τοιχώματος PTFE είναι χαμηλότερη λόγω των διαφορών θερμικής αγωγιμότητας που δημιουργούν μια πιο απότομη κλίση εντός του τοιχώματος του σωλήνα.
Πώς το PTFE μειώνει τη θερμοκρασία του τοίχου
Το PTFE έχει χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα από τα μέταλλα. Αυτή η ιδιότητα, που συχνά συζητείται ως μειονέκτημα που απαιτεί μεγαλύτερη επιφάνεια, παρέχει ένα απροσδόκητο όφελος για τα μπάνια με πρόσθετα-. Η χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα δημιουργεί μια πιο απότομη διαβάθμιση θερμοκρασίας στο τοίχωμα του σωλήνα.
Για ένα μεταλλικό πηνίο με ατμό-το εσωτερικό τοίχωμα είναι στους 143 βαθμούς (θερμοκρασία κορεσμού ατμού) και το εξωτερικό τοίχωμα είναι ίσως 90 μοίρες . Η πτώση θερμοκρασίας κατά μήκος του μεταλλικού τοιχώματος 1,5 mm είναι περίπου 53 μοίρες, συγκεντρωμένη κυρίως στο οριακό στρώμα έξω από το σωλήνα.
Για ένα πηνίο PTFE με πάχος τοιχώματος 1,0 mm, το εσωτερικό τοίχωμα είναι στις 143 μοίρες αλλά το εξωτερικό τοίχωμα είναι στις 55-65 μοίρες. Η χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα του PTFE προκαλεί μεγαλύτερη πτώση θερμοκρασίας μέσα στο ίδιο το τοίχωμα του σωλήνα, μειώνοντας τη θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας κατά 20-30 βαθμούς σε σύγκριση με το μέταλλο.
Αυτή η χαμηλότερη θερμοκρασία επιφάνειας λειτουργεί κάτω από το όριο-ταχείας αποσύνθεσης για τα περισσότερα οξέα λευκαντικά ψευδαργύρου. Τα πρόσθετα μόρια που έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια του PTFE δεν υφίστανται το θερμικό σοκ που τα καταστρέφει σε μεταλλικές επιφάνειες. Η κατανάλωση λαμπρυντικού επιστρέφει στους ρυθμούς κατανάλωσης κυρίως ηλεκτροχημικών.
Σταθερή κατανάλωση προσθέτων, σταθερό κόστος
Όταν το λαμπρυντικό αποσυντίθεται θερμικά στην επιφάνεια του θερμαντήρα, η κατανάλωση γίνεται απρόβλεπτη. Διαφέρει ανάλογα με τις διακυμάνσεις της πίεσης του ατμού, τις αλλαγές της στάθμης του μπάνιου που επηρεάζουν την περιοχή του βυθισμένου πηνίου και τις διακυμάνσεις ανάδευσης που μεταβάλλουν το πάχος του οριακού στρώματος. Ο υπεύθυνος της γραμμής επιμετάλλωσης αντισταθμίζει την υπερβολική-προσθήκη λαμπρυντικού, αυξάνοντας το χημικό κόστος και διακινδυνεύοντας ελαττώματα υπερβολικής δόσης.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE σταθεροποιεί την κατανάλωση προσθέτων εξαλείφοντας την κύρια οδό θερμικής υποβάθμισης. Οι ρυθμοί προσθήκης λαμπρυντικού παρακολουθούνται πιο στενά με την απόδοση σε αμπέρ{1}}ώρα, όπως προβλέπει η ηλεκτροχημική θεωρία. Το κόστος των χημικών γίνεται προβλέψιμο. Ο κίνδυνος εντοπισμένης ασιτίας του λαμπρυντικού σε περιοχές υψηλής-ρεύματος-πυκνότητας μειώνεται επειδή το πρόσθετο δεν καταστρέφεται στην επιφάνεια του θερμαντήρα.
Πρακτικά αποτελέσματα από μια γραμμή ψευδαργύρου βαρελιού
Μια γραμμή βαρελιού που επεξεργάζεται συνδετήρες αυτοκινήτων που μετατρέπονται από πηνία ατμού από ανοξείδωτο χάλυβα σε εναλλάκτες θερμότητας PTFE. Πριν από τη μετατροπή, η κατανάλωση λαμπρυντικού ήταν κατά μέσο όρο 280 ml ανά 1.000 amp{4}}ώρες με σημαντική διακύμανση από εβδομάδα-σε-εβδομάδα. Η σειρά παρουσίασε περιοδικές θαμπές εναποθέσεις που εντοπίζονται στην εξάντληση του λαμπρυντικού μεταξύ των χειροκίνητων προσθηκών.
Μετά την εγκατάσταση PTFE, η κατανάλωση λαμπρυντικού σταθεροποιήθηκε στα 190 ml ανά 1.000 amp{3}}ώρες. Η διακύμανση από εβδομάδα-σε-εβδομάδα μειώθηκε από ±30% σε ±10%. Τα ελαττώματα της ομίχλης κατάθεσης μειώθηκαν κατά πάνω από 70%. Μόνο η ετήσια εξοικονόμηση κόστους λαμπρυντικού ανέκαμψε το 35% της επένδυσης κεφαλαίου σε πηνίο PTFE το πρώτο έτος.
Περίληψη
Τα θερμαινόμενα με ατμό-μεταλλικά πηνία σε λουτρά όξινου ψευδάργυρου λειτουργούν σε θερμοκρασίες τοίχου που καταστρέφουν θερμικά τα οργανικά λευκαντικά. Η προκύπτουσα αποσύνθεση του πρόσθετου συμβαίνει στην επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας, αόρατη για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας του μπάνιου χύμα, αυξάνοντας το χημικό κόστος και προκαλώντας περιοδικά προβλήματα ποιότητας.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE το αντιμετωπίζει μέσω χαμηλότερης θερμοκρασίας εξωτερικού τοίχου. Η διαφορά θερμικής αγωγιμότητας που συχνά αναφέρεται ως μειονέκτημα παρέχει στην πραγματικότητα το πλεονέκτημα της μείωσης της υποβάθμισης των προσθέτων. Σε συνδυασμό με μηδενική μεταλλική μόλυνση και μηδενική διάβρωση, το πηνίο PTFE βελτιώνει τη σταθερότητα του μπάνιου σε χημικές, θερμικές διαστάσεις και διαστάσεις μόλυνσης.
Για εργασίες επίστρωσης ψευδαργύρου που επιδιώκουν τη μείωση της κατανάλωσης λαμπρυντικού και τη βελτίωση της σταθερότητας του μπάνιου, διατίθεται μηχανική ανάλυση με την υποβολή του όγκου λουτρού, της θερμοκρασίας λειτουργίας, των τρεχουσών προδιαγραφών του πηνίου, του τύπου και του ιστορικού κατανάλωσης λαμπρυντικού και της διαθέσιμης πίεσης ατμού.
