Ένα κατάστημα μεταλλικών φινιρισμάτων τράβηξε μια θερμάστρα εμβάπτισης από PTFE από μια αλκαλική δεξαμενή καθαρισμού μετά από έξι μήνες υπηρεσίας. Η επιφάνεια του περιβλήματος έδειξε μια λωρίδα αποχρωματισμένου PTFE με φουσκάλες κατά μήκος του άνω τμήματος του θερμαινόμενου τμήματος. Το κάτω μέρος ήταν σε καλή κατάσταση. Η δεξαμενή είχε ένα επίμονο στρώμα αφρού στην επιφάνειά της και φυσαλίδες αφρού είχαν συσσωρευτεί στο πάνω μέρος του θερμαντήρα, δημιουργώντας μια κουβέρτα με πλούσιο ατμό-που άφηνε την επιφάνεια να έρθει σε επαφή με υγρά.
Η κάλυψη αφρού είναι μια κατάσταση όπου ένα σταθερό στρώμα αφρού καλύπτει μέρος ή ολόκληρη την επιφάνεια θέρμανσης. Ο αφρός είναι ένα μείγμα αερίου και υγρού, με υψηλό κλάσμα αερίου. Το κλάσμα αερίου έχει πολύ χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα από το υγρό, επομένως ο αφρός λειτουργεί ως μονωτική κουβέρτα. Η επιφάνεια του θερμαντήρα κάτω από τον αφρό είναι πιο ζεστή από την επιφάνεια που έρχεται σε επαφή με το υγρό.
Γιατί σχηματίζεται αφρός και σταθεροποιείται στα λουτρά επιφανειοδραστικών ουσιών
Ο αφρός σχηματίζεται όταν δημιουργούνται φυσαλίδες αερίου σε ένα υγρό που περιέχει επιφανειακούς-δραστικούς παράγοντες. Στα λουτρά καθαρισμού, τα επιφανειοδραστικά είναι σκόπιμα πρόσθετα που βοηθούν στην απομάκρυνση των ελαίων και των ρύπων. Τα επιφανειοδραστικά σταθεροποιούν επίσης τον αφρό, με αποτέλεσμα να παραμένει ανθεκτικός αντί να σπάει γρήγορα.
Ο αφρός ανεβαίνει στην επιφάνεια και συσσωρεύεται. Σε μια δεξαμενή με ανάδευση, ο αφρός παράγεται συνεχώς. Το στρώμα αφρού μπορεί να γίνει παχύ-50 έως 100 mm και μπορεί να παραμείνει για ώρες.
Ο αφρός προσκολλάται επίσης στις επιφάνειες. Η επιφάνεια του θερμαντήρα, ειδικά αν είναι ζεστή, παρέχει θέσεις πυρήνων για προσάρτηση φυσαλίδων. Οι φυσαλίδες συσσωρεύονται και συνενώνονται σε ένα στρώμα αφρού στην επιφάνεια του θερμαντήρα.
| Συγκέντρωση τασιενεργού | Ρυθμός ανάδευσης | Ύψος αφρού | Ανθεκτικότητα αφρού | Κίνδυνος κάλυψης καλοριφέρ |
|---|---|---|---|---|
| <0.5% | Χαμηλός | <10 mm | Μικρός | Χαμηλός |
| 0.5–1.0% | Μέτριος | 10–30 mm | Μέτριος | Μέτριος |
| 1.0–2.0% | Ψηλά | 30–60 mm | Μακρύς | Ψηλά |
| >2.0% | Ψηλά | >60 χλστ | Πολύ μεγάλη | Πολύ ψηλά |
Κίνδυνος δημιουργίας αφρού και κάλυψης του θερμαντήρα σε λουτρά επιφανειοδραστικής ουσίας
Γιατί η κάλυψη με αφρό προκαλεί υπερθέρμανση
Το στρώμα αφρού στην επιφάνεια του θερμαντήρα έχει θερμική αγωγιμότητα που είναι 5-20 φορές χαμηλότερη από το υγρό. Η θερμότητα που παράγεται από τη θερμάστρα δεν μπορεί να διαφύγει μέσω του αφρού τόσο αποτελεσματικά όσο μπορεί μέσω του υγρού. Η θερμοκρασία της επιφάνειας του θερμαντήρα αυξάνεται.
Για έναν θερμαντήρα που λειτουργεί στα 1,2 W/cm², ένα στρώμα αφρού 20 mm μπορεί να προσθέσει 15–25 βαθμούς στη θερμοκρασία της επιφάνειας. Η υψηλότερη θερμοκρασία επιταχύνει την υποβάθμιση, την εναπόθεση αλάτων και τη διείσδυση του PTFE. Η περιοχή που καλύπτεται με αφρό-γίνεται το πρώτο τμήμα του θερμαντήρα που αποτυγχάνει.
Ο αφρός μειώνει επίσης τη βρεγμένη περιοχή του θερμαντήρα. Εάν ο αφρός καλύπτει το πάνω 30% του θερμαντήρα, μόνο το 70% της επιφάνειας του θερμαντήρα έρχεται σε επαφή με υγρό. Η αποτελεσματική επιφάνεια μειώνεται και η πυκνότητα watt στην περιοχή διαβροχής αυξάνεται. Η μεγαλύτερη πυκνότητα watt αυξάνει περαιτέρω τη θερμοκρασία της επιφάνειας.
Πώς διαφέρει η κουβέρτα με αφρό από την ξήρανση-
Το στέγνωμα-συμβαίνει όταν η στάθμη του υγρού πέσει κάτω από το επάνω μέρος του θερμαντήρα και το εκτεθειμένο τμήμα έρχεται σε επαφή με τον αέρα. Η κάλυψη με αφρό συμβαίνει όταν η στάθμη του υγρού είναι πάνω από το θερμαντήρα, αλλά το στρώμα αφρού μετατοπίζει το υγρό και δημιουργεί μια ζώνη- πλούσια σε ατμούς.
Το θερμικό αποτέλεσμα είναι παρόμοιο-η επιφάνεια υπερθερμαίνεται. Όμως η αιτία είναι διαφορετική. Το στέγνωμα-είναι πρόβλημα ελέγχου στάθμης. Η κάλυψη αφρού είναι ένα πρόβλημα ελέγχου αφρού.
Πρόληψη κάλυψης αφρού
Η πιο αποτελεσματική πρόληψη είναι ο έλεγχος του αφρού. Αυτό σημαίνει μείωση της συγκέντρωσης επιφανειοδραστικής ουσίας, αφαίρεση των ρύπων που σταθεροποιούν τον αφρό ή προσθήκη αντιαφριστικού παράγοντα.
Η μείωση της συγκέντρωσης τασιενεργού μειώνει τον ρυθμό δημιουργίας αφρού. Η συγκέντρωση τασιενεργού πρέπει να διατηρείται στο ελάχιστο επίπεδο που απαιτείται για αποτελεσματικό καθαρισμό.
Η αφαίρεση ελαίου και ρύπων του εδάφους μειώνει τη σταθερότητα του αφρού. Οι ρύποι δρουν ως σταθεροποιητές αφρού. Το τακτικό άφρισμα ή το φιλτράρισμα τα απομακρύνει από το μπάνιο.
Η προσθήκη ενός αντιαφριστικού παράγοντα σπάει τον αφρό. Τα αντιαφριστικά με βάση{1}}σιλικόνη είναι αποτελεσματικά, αλλά μπορούν να μολύνουν το μπάνιο. Διατίθενται αντιαφριστικά μη-σιλικόνης για εφαρμογές όπου η μόλυνση από σιλικόνη προκαλεί ανησυχία.
| Μέτρο Πρόληψης | Επίδραση στον αφρό | Εκτέλεση | Επιπτώσεις στη διαδικασία |
|---|---|---|---|
| Μειώστε την επιφανειοδραστική ουσία | Χαμηλότερη παραγωγή αφρού | Έλεγχος χημείας μπάνιου | Μπορεί να μειώσει τον καθαρισμό |
| Αφαιρέστε τους ρύπους | Χαμηλότερη σταθερότητα αφρού | Απολέπιση ή φιλτράρισμα | Κανένας |
| Αντιαφριστικό παράγοντα | Σπάει τον αφρό | Χημική προσθήκη | Πιθανή μόλυνση |
| Μηχανικός διακόπτης αφρού | Αφαιρεί τον αφρό | Εγκατάσταση εξοπλισμού | Κανένας |
Μέτρα πρόληψης για κάλυψη αφρού σε λουτρά επιφανειοδραστικών
Όταν η επένδυση από αφρό υποδεικνύει πρόβλημα σχεδιασμού
Ένας θερμαντήρας που υφίσταται κάλυψη αφρού παρά τον έλεγχο αφρού υποδηλώνει ότι η θέση του θερμαντήρα ή ο σχεδιασμός του δοχείου προάγει τη συσσώρευση αφρού στην επιφάνεια. Μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE με θέση που αποβάλλει αφρό, χαμηλότερη πυκνότητα watt και βελτιστοποιημένη διάταξη ροής- αντιμετωπίζει τη βασική αιτία της κάλυψης αφρού. Η διαδικασία προδιαγραφής απαιτεί τη χημεία λουτρού, τη συγκέντρωση τασιενεργού, τη μέθοδο ανάδευσης και την απαιτούμενη ισχύ. Για εγκαταστάσεις με λουτρά αφρού, αυτή η συγκεκριμένη προσέγγιση-εφαρμογής μειώνει την υπερθέρμανση που σχετίζεται με τον αφρό-και παρατείνει τη διάρκεια ζωής του θερμαντήρα.
