Harhaanjohtava määritys
Lämmönjohtavuus hallitsee lämmönvaihdinmateriaalin valintakeskusteluja. Ruostumaton teräs teholla 16 W/m·K ja titaani teholla 22 W/m·K vaikuttavat ratkaisevasti paremmilta kuin PTFE 0,25 W/m·K. Erittelysivulla metallit voittaa.
Lietteelle-alttuvassa sinkki- tai nikkelipinnoituskylvyssä tekniset tiedot kertovat vähemmän kuin puolet tarinasta. Kuuden kuukauden käytön jälkeen metallikäämin pinta päällystetään sementti{2}}kaltaisella metallihydroksidi- ja kalsiumsulfaattikerroksella. Mitattu kokonaislämmönsiirtokerroin on pudonnut 50 % tai enemmän puhtaasta arvosta. Kela on poistettava kemiallista kalkinpoistoa varten. Tuotanto pysähtyy. Kylpy jäähtyy. Neljä tuntia myöhemmin puhdas kela asennetaan uudelleen ja sykli alkaa uudelleen.
Viereisen säiliön PTFE-kierukkaan on kertynyt ohutta lietepölyä, joka irtoaa osittain normaalin kylvyn sekoituksen aikana. Lämmönsiirtokerroin on laskenut 8 % puhtaasta arvosta. Siivousta ei tarvita. Tuotanto jatkuu.
Likaantumistekijä
Likaantumiskestävyys lisää minkä tahansa lämmönvaihtimen kokonaislämpövastusta. Kokonaislämmönsiirtokerroin on käänteinen yksittäisten vastusten summalle: höyry-sivukalvo, putken seinämä, prosessi-sivukalvo ja likaantumiskerros.
Puhtaalla metallikelalla putken seinämän vastus on mitätön. Kokonais U--arvoa hallitsee prosessi-sivukalvokerroin. Alkuperäinen U--arvo on korkea.
Likaantuneen metallikäämin tapauksessa likaantumiskerroksen vastus on suuri ja hallitseva. Metallin pinnalla olevilla lietekertymillä on voimakas tarttuvuus sähköstaattisen vetovoiman vuoksi ja mekaaninen lukitus pinnan karheuden kanssa. Talletus kasvaa tasaisesti. Kuuden kuukauden kuluttua likaantumiskestävyys ylittää kaikki muut vastustuskyvyt yhteensä. Kokonais U--arvo romahtaa.
PTFE-kelalla putken seinämän vastus on merkittävä myös puhtaana. Puhdas U--arvo on pienempi kuin puhtaalla metallilla. Tämä on lämmönjohtavuuden sakko. Mutta likaantumiskerroksen vastustuskyky kasvaa hitaasti, koska liete kiinnittyy heikosti alhaisen-energian PTFE-pintaan. Kuuden kuukauden kuluttua likaantumiskestävyys on murto-osa metallikäämin likaantumiskestävyydestä. Alhaisemmalta alkaneen PTFE-käämin U-kokonaisarvo voi nyt olla sama tai suurempi kuin likaantuneen metallikäämin U--arvo.
Taulukko 1: Lämmönsiirtokyky ajan mittaan lieteessä-maattuna (tyypilliset arvot)
| Käyttöaika | Metallikela U{0}}-arvo (W/m²·K) | PTFE-käämin U{0}}-arvo (W/m²·K) | Tehokas suorituskyvyn etu |
|---|---|---|---|
| Päivä 1 (siivous) | 800 | 280 | Metalli +185 % |
| Kuukausi 1 | 550 | 270 | Metalli +104 % |
| Kuukausi 3 | 380 | 255 | Metalli +49 % |
| Kuukausi 6 | 290 | 240 | Metalli +21 % |
| Kuukausi 6 (metallin puhdistuksen jälkeen) | 800 | 240 | Metalli +233 % (väliaikainen) |
| Keskimäärin yli 12 kuukautta (mukaan lukien metallin puhdistusseisokit) | 420 | 245 | Metalli +71 % (jatkuva vs. ajoittainen) |
Havainnollistavat arvot perustuvat kenttähavaintoihin sinkki- ja nikkelipinnoituksessa. Todelliset likaantumisnopeudet riippuvat kylvyn kemiasta, lämpötilasta ja sekoituksesta. Metallin puhdistus oletetaan 6 kuukauden välein 4 tunnin seisokkeilla tapahtumaa kohden. PTFE ei ota huomioon puhdistuskatkoksia.
Seisokkitekijä
Lämpötehovertailussa on otettava huomioon saatavuus. Puhdistusta varten irrotettu metallikäämi ei tuota lämpöä siivousjakson aikana. Kylpy jäähtyy. Uudelleenkäynnistyksen yhteydessä tarvitaan lisäenergiaa kylvyn lämmittämiseen käyttölämpötilaan. Tämä energiarangaistus on osa elinkaarikustannuksia.
Jatkuvasti ilman puhdistuspysäytyksiä toimiva PTFE-käämi tuottaa tasaisen lämmöntuonnin. Uudelleenlämmitysrangaistusta ei ole. Tuotantoaikatauluja ei keskeytetä kelojen huollon vuoksi. Tehokas vuotuinen lämmöntoimitus-prosessiin vuoden aikana siirretty kokonaisenergia-voi suosia PTFE-käämiä, vaikka sen hetkellinen puhdas U{5}}-arvo on pienempi.
Lämpötehokkuuden lisäksi
Likaantumisvertailu vaikuttaa enemmän kuin lämmönsiirtoon. Metallikäämien kemiallinen kalkinpoisto tuottaa vaarallista jätehappoa, joka on hävitettävä. Jokainen puhdistusjakso poistaa pienen määrän epäjaloa metallia kalkin mukana, ohentaen asteittain putken seinämää. Vuosien syklisen hilseilyn ja kalkinpoiston jälkeen metallikäämi on vaihdettava seinämän ohenemisen, ei likaantumisen vuoksi.
PTFE-kelat kestävät kalkinpoistokemikaalien aiheuttamaa kemiallista hyökkäystä, mutta ne tarvitsevat harvoin kalkinpoistoa. Kun puhdistus on tarpeen, inertti pinta kestää aggressiivisia puhdistusaineita hajoamatta. Mitään perusmateriaalia ei häviä. Seinämän paksuus pysyy vakiona koko laitteen käyttöiän ajan.
Yhteenveto
Lämmönjohtavuus ei ole ainoa lämmönvaihtimen suorituskyvyn määrääjä liete{0}}pinnoituskylvyissä. Likaantumisaste metallipinnoilla heikentää alkuperäisiä lämpöetuja kuukausissa. PTFE:n alhainen pintaenergia minimoi lietteen tarttumisen ja säilyttää vakaat lämmönsiirtokertoimet pitkiä aikoja ilman puhdistuskatkoja.
Elinkaarivertailuun tulee sisältyä likaantumiskestävyyden kasvu, puhdistustiheys, seisokkien energiamaksut ja kemikaalien puhdistuskustannukset. Kun nämä tekijät huomioidaan, PTFE-lämmönvaihtimet tarjoavat usein alhaisemmat kokonaiskustannukset ja tasaisemman lämpösuorituskyvyn kuin metallivastineet lietealttiissa sovelluksissa.
Tekninen analyysi PTFE:n ja metallilämmönvaihtimen elinkaarivertailusta tietyissä liete{1}}alttiissa kylvyissä on saatavilla, kun kylvyn kemiat, likaantumisnopeustiedot, nykyinen puhdistustiheys ja -kustannukset sekä vaadittu lämpömäärä on toimitettu.
