PFA-lämmittimen pinnan mikroskooppiset naarmut-rutiinipuhdistuksesta nylonharjoilla, hankaustyynyillä tai jopa paperipyyhkeillä-voivat kiihdyttää lämmönsiirtokertoimen heikkenemistä. Naarmut lisäävät pinnan karheutta (Ra), mikä muuttaa nesteen dynamiikkaa polymeerin -nesteen rajapinnassa. Useimmille nesteille karheampi pinta lisää konvektiivista lämmönsiirtokerrointa (h) edistämällä turbulenssia ja hajottamalla lämpörajakerrosta. PFA:n vaikutus on kuitenkin päinvastainen likaantumisalttiissa-palvelussa. Naarmut vangitsevat hiukkasia, hilsettä ja biologisia aineita, mikä nopeuttaa kerrostumien muodostumista. Saostuman (hilse, biokalvo tai likakerros) lämmönjohtavuus (0,2–1,0 W/m·K) on pienempi kuin PFA (0,20 W/m·K) ja se lisää lämmönkestävyyttä. Naarmuuntuneeseen pintaan voi muodostua 1 000–5 000 tunnin aikana 2–5 kertaa paksumpia kerrostumia kuin sileälle pinnalle, mikä vähentää kokonaislämmönsiirtokerrointa 15–30 % enemmän kuin naarmuuntumaton pinta samassa ympäristössä. Naarmut itsessään eivät vähennä lämmönsiirtoa suoraan; talletukset, joita he ansaan tekevät.
Pinnan karheus ja likaantumiskiihtyvyys
Lämmönsiirtokerroin PFA-lämmittimestä nesteeseen on h=Nu × k_fluid / D, missä Nu on Nusseltin luku. Sileän pinnan (Ra < 0,2 µm) Nu riippuu virtausjärjestelmästä ja nesteen ominaisuuksista. Naarmujen lisääminen (Ra=0.5–2,0 µm) lisää Nu:ta hieman 5–15 % lisääntyneen turbulenssin vuoksi, mikä parantaisi lämmönsiirtoa. Likaantumispalveluissa (kova vesi, biologinen kasvu tai kiteytysliuokset) naarmut toimivat kuitenkin ydintymiskohtina ja kiinnityspisteinä. Kalsiumkarbonaattihilse saostuu ensisijaisesti naarmuissa muodostaen sitkeitä kerrostumia, joita on vaikeampi poistaa. Biofilmi kiinnittyy voimakkaammin naarmuuntuneisiin pintoihin, koska mikro-organismit asettuvat rakoihin. Kun kerrosuma muodostuu, sen lämpövastus (t_scale / k_scale) lisää kokonaisvastusta. 0,1 mm:n mittakaavakerrokselle k=0.8 W/m·K, R_scale=0.000125 m²·K/W, mikä vastaa 0,625 mm:n PFA:n lisäämistä (koska R_PFA=t/0,20, joten t=R × 0.20=0.000125}} × {{2) Näyttää siltä. Laske uudelleen: R_scale=0.0001/0.8=0.000125. PFA:lle, jotta saadaan sama R, t=0.000125 × 0.20=0.000025 mm. Odota, tämä viittaa siihen, että skaalaus ei ole oikein, koska skaalaus on tiedossa 0 mm 0,5–2,0 mm 1 mm:n mittakaavassa, R_asteikko=0.001/0.8=0.00125. Vastaava PFA:n paksuus=0.00125 × 0.20=0.00025 m=0.25 mm-, naarmuuntunut pinta skaalautuu nopeammin ja saavuttaa 1 mm nopeammin.
Todellinen vaikutus on aika saavuttaa kriittinen vaakapaksuus. Naarmuuntunut pinta voi nousta 1 mm asteikkoon 3 kuukaudessa; sileä pinta kestää 6–9 kuukautta. Siten naarmuuntuneen kiukaan lämmönsiirtokerroin huononee nopeammin ajan myötä.
Yhteisten palvelujen nopeutunut heikkeneminen
| Palveluympäristö | Pinnan kunto (Ra, µm) | Aika 0,5 mm:n mittakaavaan/likaantumiseen (tuntia) | Lämmönsiirtokerroin 0,5 mm:n asteikolla (W/m²·K, suhteessa puhtaaseen) | Vähentäminen vs. puhdas | Lisävähennys vs. sileä pinta |
|---|---|---|---|---|---|
| Kova vesi (300 ppm CaCO₃, 70 astetta) | Tasainen (0,1) | 3,000 | 1,200 | 40% | Perustaso |
| Kova vesi (sama) | Naarmuuntunut (0,8) | 1,500 | 1,000 | 50% | 10% lisää |
| Kova vesi (sama) | Naarmuuntunut (1,5) | 800 | 850 | 58% | 18% lisää |
| Biologinen kasvu (jäähdytystorni, 35 astetta) | Tasainen (0,1) | 5,000 | 1,500 | 25% | Perustaso |
| Biologinen kasvu | Naarmuuntunut (1.0) | 2,000 | 1,200 | 40% | 15 % lisää |
| Kiteytys suolaliuos (Na2SO₂, 50 astetta) | Tasainen (0,1) | 2,000 | 1,000 | 50% | Perustaso |
| Kiteytys suola | Naarmuuntunut (1.0) | 800 | 700 | 65% | 15 % lisää |
| Puhdas vesi (ei likaantumista) | Mikä tahansa | Ei likaantumista | Sama (naarmut eivät vähennä h) | 0% | 0% |
Käytännön vaikutukset puhdistusmenetelmiin
Vältä naarmuuntumista puhdistuksen aikana, jotta lämmönsiirron heikkeneminen nopeutuisi. Käytä pehmeitä materiaaleja: silikonikumilastuja, mikrokuituliinoja tai pehmeitä nailonharjoja, joissa on harjasten kärjet<0.1 mm diameter. Do not use:
Metal brushes or steel wool (creates deep scratches, >10 µm syvä)
Hiomatyynyt (Scotch-Brite, hiekkapaperi) - luovat tasaisen karheuden
Korkeapaineiset-vesisuihkut (voivat syövyttää PFA:ta, katso artikkeli #72)
Kaapimet tai kittiveitset
If the PFA surface already has visible scratches, measure the depth using a profilometer or a simple fingernail test (if a scratch catches your nail, it is >10 µm syvä). Syvien naarmujen vuoksi lämmitin likaantuu herkemmin ja saattaa vaatia useammin puhdistamista. Harkitse lämmittimen vaihtamista, jos naarmut ovat laajoja ja likaantumista esiintyy usein.
Likaantumiskäytössä oleville lämmittimille, jotka vaativat usein puhdistusta, määritä sähkökiillotettu PFA tai sileä suulakepuristettu pinta. Jotkut valmistajat tarjoavat "ultra-sileä" PFA:ta, jonka Ra < 0,1 µm, joka saadaan aikaan käyttämällä erittäin kiillotettuja suulakepuristusmuotteja. Lisähinta (10–15 %) on perusteltua pesutiheyden vähenemisellä ja pidemmillä suorituskyvyn heikkenemisvälillä.
Lämmönsiirron heikkenemisen todentaminen
Jos haluat määrittää, ovatko naarmut kiihdyttäneet likaantumista, vertaa lämmittimen nykyistä suorituskykyä sen perustilaan:
Mittaa pintalämpötila vakioteholla ja nesteen lämpötila. 10 asteen nousu perusviivan yläpuolelle osoittaa merkittävää likaantumista.
Mittaa aika asetusarvon saavuttamiseen kylmäkäynnistyksestä. 20 %:n lisäys lämpenemisaikaan-on merkki lämmönsiirron vähenemisestä.
Tarkista pinta 10-kertaisella suurennuksella. Jos hilse on paksumpaa naarmuuntuneilla alueilla kuin vierekkäiset sileät alueet, naarmut kiihdyttävät likaantumista.
Jos naarmut aiheuttavat nopeutettua huononemista, kiillota pinta varovasti 1000-karkeudella märällä hiekkapaperilla (veden alla) tasoittaaksesi naarmuhuiput. Tämä vähentää rakoja poistamatta merkittävää materiaalia. Ota sitten käyttöön hellävaraisempi puhdistusprotokolla.
Johtopäätös: Naarmut nopeuttavat likaantumista, eivät suoraa lämmönsiirtohäviötä
PFA-lämmittimen pinnan mikroskooppiset naarmut eivät suoraan vähennä lämmönsiirtokerrointa. Puhtaassa huollossa naarmuilla on mitätön vaikutus. Likaantumispalveluissa (kova vesi, biologinen kasvu, kiteytysliuokset) naarmut keräävät kerrostumia ja nopeuttavat kalkkikiven muodostumista, mikä lyhentää kriittisen likaantumispaksuuden saavuttamiseen kuluvaa aikaa 2–3 kertaa. Lämmönsiirtokerroin heikkenee nopeammin, koska kiuas skaalautuu nopeammin. Nopeutetun kulumisen estämiseksi käytä pehmeitä puhdistustyökaluja, vältä hankaavia aineita ja määritä ultra-pehmeä PFA likaantumisalttiisiin-sovelluksiin. Jos siinä on naarmuja, seuraa suorituskykyä useammin ja puhdista ennen kalkin muodostumista. Naarmu itsessään ei ole vihollinen,{10}}vaikka se saa kiinni. Pidä se sileänä, pidä se puhtaana, siirrä lämpöä.
