Misterija potrošnje osvjetljivača
Menadžer linije za kiselo cinkovanje primjećuje da potrošnja posvjetljivača raste. Prije šest mjeseci, 200 ml izbjeljivača na 1000 amp{4}}sati održavalo je sjaj. Sada ista potrošnja stvara zamagljene naslage u područjima niske -struje-gustine. Za postizanje prihvatljivog izgleda potrebno je 300 ml kupke.
Analiza kupke isključuje kontaminaciju. Kontrola temperature je normalna na 30 stepeni. Ipak, izbjeljivač nestaje brže nego što to čini elektrohemijska potrošnja. Nedostajući aditiv se termički razgrađuje na mjestu nevidljivom za regulator temperature kade: na površini izmjenjivača topline.
Problem temperature zida
Parno{0}}grijani uranjajući zavojnici imaju površinsku temperaturu daleko veću od temperature kupke. Para na 3 bara kondenzira se na 143 stepena unutar zavojnice. Temperatura spoljašnjeg zida cevi zavisi od koeficijenta prenosa toplote na strani procesa, ali u tipičnim uslovima kiselog cinka uz umereno mešanje, temperatura zida se kreće od 70 stepeni do 95 stepeni.
Kiseli cinkovi izbjeljivači-obično aldehidi, ketoni i polieterski tenzidi-počinju da se termički razgrađuju iznad 50 stepeni. Na temperaturi zida od 70 stepeni, molekuli posvjetljivača koji dolaze u kontakt s površinom zavojnice brzo se razgrađuju. Kupka na 30 stepeni ostaje stabilna, ali tanki granični sloj uz zid vrućeg zavojnice postaje zona hemijskog uništenja.
Ovo objašnjava misteriju potrošnje. Posvjetljivač se ne razlaže u cijeloj zapremini kupke, već selektivno na površini za prijenos topline. Svaka litra kupke koja kruži pored vruće spirale gubi dio svog sadržaja aditiva zbog termičke degradacije.
Tabela 1: Poređenje temperature zida i stope degradacije posvjetljivača
| Materijal grijača | Pritisak pare (barg) | Pribl. Temperatura zida (stepen) | Relativna stopa raspadanja osvjetljivača |
|---|---|---|---|
| SS 316L kalem | 3.0 | 85-95 | Visoko |
| Titanijumska zavojnica | 3.0 | 80-90 | Visoko |
| SS 316L sa niskom parom | 1.0 | 60-70 | Umjereno |
| PTFE kalem | 3.0 | 55-65 | Nisko |
Zidne temperature izračunate za kiselo cink kupatilo na 30 stepeni uz umereno mešanje vazduha. Temperatura PTFE zida je niža zbog razlika u toplotnoj provodljivosti koje stvaraju strmiji gradijent unutar zida cevi.
Kako PTFE smanjuje temperaturu zida
PTFE ima nižu toplotnu provodljivost od metala. Ova osobina, o kojoj se često govori kao o nedostatku koji zahtijeva veću površinu, pruža neočekivanu korist za kupke-napunjene aditivima. Niža toplotna provodljivost stvara strmiji temperaturni gradijent preko zida cijevi.
Za metalni namotaj{0}}zagrijan parom, unutrašnji zid je na 143 stepena (temperatura zasićenja parom), a vanjski zid je možda 90 stepeni. Pad temperature preko metalnog zida od 1,5 mm je približno 53 stepena, koncentrisan uglavnom u graničnom sloju izvan cevi.
Za PTFE kalem sa debljinom zida od 1,0 mm, unutrašnji zid je na 143 stepena, ali je spoljni zid na 55-65 stepeni. Niža toplotna provodljivost PTFE-a uzrokuje veći pad temperature unutar samog zida cijevi, smanjujući temperaturu vanjske površine za 20-30 stupnjeva u odnosu na metal.
Ova niža površinska temperatura djeluje ispod praga brzog-razlaganja za većinu kiselih cinkovih izbjeljivača. Molekuli aditiva koji dolaze u kontakt sa PTFE površinom ne doživljavaju toplotni udar koji ih uništava na metalnim površinama. Potrošnja posvjetljivača vraća se prvenstveno na stope potrošnje elektrohemije.
Stabilna potrošnja aditiva, stabilni troškovi
Kada se izbjeljivač termički raspadne na površini grijača, potrošnja postaje nepredvidiva. Ona varira s fluktuacijama tlaka pare, promjenama nivoa u kadi koje utječu na područje uronjenog namotaja i varijacijama miješanja koje mijenjaju debljinu graničnog sloja. Menadžer linije za oblaganje kompenzuje preko-dodavanjem izbjeljivača, povećavajući troškove hemikalija i rizikujući greške predoziranja.
PTFE izmjenjivač topline stabilizira potrošnju aditiva eliminirajući primarni put termičke degradacije. Stope dodavanja posvjetljivača bliže prate protok amper-sata, kao što predviđa elektrohemijska teorija. Hemijski troškovi postaju predvidljivi. Rizik od lokaliziranog izgladnjivanja posvjetljivača u područjima velike -struje-gustoće se smanjuje jer se aditiv ne uništava na površini grijača.
Praktični rezultati iz bačvaste linije cinka
Linija za pocinčavanje bačve koja obrađuje automobilske pričvršćivače pretvorena iz parnih namotaja od nehrđajućeg čelika u PTFE izmjenjivače topline. Prije konverzije, potrošnja posvjetljivača je u prosjeku iznosila 280 ml na 1000 amp-sati sa značajnim varijacijama od-do{6}}sedmice. Linija je imala periodične zamagljene naslage praćene iscrpljivanjem posvjetljivača između ručnih dodavanja.
Nakon ugradnje PTFE, potrošnja izbjeljivača se stabilizirala na 190 ml na 1000 amp{3}}sati. Varijacija -do- sedmica se smanjila sa ±30% na ±10%. Defekti maglovitih naslaga su se smanjili za preko 70%. Samo godišnja ušteda troškova osvjetljivača povratila je 35% kapitalnih ulaganja u PTFE zavojnicu u prvoj godini.
Rezime
Parom{0}}zagrijane metalne spirale u kiselim cink kupkama rade na temperaturama zida koje termički uništavaju organske izbjeljivače. Rezultirajuća razgradnja aditiva događa se na površini za prijenos topline, nevidljivo za praćenje temperature kupke, povećavajući troškove kemikalija i uzrokujući povremene probleme s kvalitetom.
PTFE izmjenjivač topline rješava ovo kroz nižu temperaturu vanjskog zida. Razlika u toplotnoj provodljivosti koja se često navodi kao nedostatak zapravo pruža prednost smanjenja aditivne degradacije. U kombinaciji sa nultom metalnom kontaminacijom i nultom korozijom, PTFE zavojnica poboljšava stabilnost kupke u hemijskim, termičkim i kontaminacijskim dimenzijama.
Za operacije pocinčavanja koje nastoje da smanje potrošnju izbjeljivača i poboljšaju stabilnost kupke, inženjerska analiza je dostupna nakon podnošenja zapremine kupke, radne temperature, trenutnih specifikacija zavojnice, tipa i istorije potrošnje izbjeljivača i dostupnog pritiska pare.
