PTFE เป็นมาตรฐานสำหรับการต้านทานการกัดกร่อนสากล แต่มีความอ่อนและยากที่จะประกอบเป็นท่อที่มีผนังบาง-ที่ซับซ้อน ETFE (เอทิลีนเตตราฟลูออโรเอทิลีน) ซึ่งมักรู้จักกันในชื่อทางการค้า Tefzel เป็นฟลูออโรโพลีเมอร์ที่ละลายได้-มีความเหนียวกว่าและละลายได้ ซึ่งให้ความสมดุลที่แตกต่างกันของความแข็งแรงเชิงกล ความทนทานต่อสารเคมี และความสามารถทางความร้อน เป็นทางเลือกที่น่าสนใจและบางครั้งก็เหนือกว่าสำหรับบริการกรดเฉพาะ
ความเข้าใจETFE เทียบกับความต้านทานกรดของตัวแลกเปลี่ยน PTFEไม่เพียงต้องประเมินความเข้ากันได้ทางเคมีเท่านั้น แต่ยังต้องประเมินความทนทานทางกล ข้อจำกัดในการผลิต และขีดจำกัดอุณหภูมิในการทำงานด้วย
ลักษณะของวัสดุและประสิทธิภาพของโครงสร้าง
ETFE เป็นโคโพลีเมอร์ฟลูออโรเรซิ่นที่มีความต้านทานแรงดึงและทนต่อแรงกระแทกสูงกว่า PTFE อย่างมีนัยสำคัญ ความแตกต่างในโครงสร้างโมเลกุลนี้ส่งผลให้วัสดุสามารถ-หลอมละลายได้ จึงสามารถอัดขึ้นรูปเป็นท่อ-ที่มีผนังบางและมีความทนทานทางกลได้
คุณสมบัตินี้ทำให้ ETFE เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดกะทัดรัด โดยที่:
มีแรงดันของเหลวภายในสูง
ผนังท่อบางจำเป็นต่อการถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ
คาดว่าจะมีการสั่นสะเทือนทางกลหรือการเต้นเป็นจังหวะ
มีการใช้รูปทรงเรขาคณิตของขดลวดหรือเพลทที่มีพื้นที่จำกัด-
ในทางตรงกันข้าม PTFE ไม่สามารถหลอมได้-โดยอัดด้วยวิธีเดียวกัน และโดยปกติแล้วจะต้องผ่านกระบวนการอัดรีดและการเผาผนึกแบบเพสต์ ส่งผลให้โครงสร้างนิ่มลงและมีความแข็งแกร่งทางกลลดลง
การเปรียบเทียบความต้านทานต่อสารเคมีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด
ETFE มีความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อกรดหลายชนิด โดยเฉพาะกรดแร่ที่ไม่ออกซิไดซ์- ในสภาพแวดล้อมกระบวนการทั่วไป ความเข้ากันได้สูงจะสังเกตได้จาก:
กรดไฮโดรคลอริก (HCl)
กรดซัลฟูริก (H₂SO₄) ที่ความเข้มข้นปานกลาง
กรดฟอสฟอริก (H₃PO₄)
กรดอินทรีย์และระบบตัวทำละลายหลายชนิด
นอกจากนี้ ETFE ยังมีความทนทานสูงต่อตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด แม้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับกระบวนการทางเคมีแบบผสม
อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดทางเคมีมีความสำคัญในสภาพแวดล้อมที่เกิดออกซิไดซ์อย่างแรง กรดไนตริกเข้มข้นและกรดโครมิกที่ร้อนจัดสามารถย่อยสลาย ETFE ได้อย่างรวดเร็ว ในสภาวะเหล่านี้ PTFE จะยังคงเฉื่อยทางเคมีและมีความเสถียรทางโครงสร้าง
ETFE เป็นนักรบที่แข็งแกร่งและยืดหยุ่น แต่ PTFE เป็นปราชญ์ที่มีภูมิคุ้มกันในระดับสากล...
ประสิทธิภาพการระบายความร้อนและขีดจำกัดการใช้งาน
ความสามารถทางความร้อนเป็นตัวสร้างความแตกต่างที่สำคัญETFE เทียบกับความต้านทานกรดของตัวแลกเปลี่ยน PTFEการใช้งาน
ETFE อุณหภูมิบริการต่อเนื่องสูงสุด: ประมาณ 150 องศา
อุณหภูมิบริการ PTFE ในการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับเครื่องทำความร้อน-: โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 110 องศา ขีดจำกัดต่อเนื่องในทางปฏิบัติ
PFA (perfluoroalkoxy polymer) อุณหภูมิต่อเนื่องสูงสุด: ประมาณ 260 องศา
ดังนั้น ETFE จึงอยู่ในตำแหน่งระบายความร้อนช่วงกลาง- ซึ่งเกินขีดจำกัดการให้บริการเครื่องทำความร้อน PTFE ในทางปฏิบัติในการกำหนดค่าทางกลบางอย่าง แต่อยู่ต่ำกว่าฟลูออโรโพลีเมอร์อุณหภูมิสูง- เช่น PFA อย่างมาก
ซึ่งทำให้ ETFE เหมาะสำหรับระบบแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยกรดที่มีอุณหภูมิปานกลาง-โดยให้ความสำคัญกับความทนทานทางกลมากกว่าความทนทานต่อความร้อนขั้นสุด
ข้อดีทางกลในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ความสามารถในการแปรรูป-การหลอมเหลวของ ETFE ให้ข้อได้เปรียบทางวิศวกรรมที่สำคัญในการสร้างเครื่องแลกเปลี่ยน:
ท่อผนังบาง-ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน
แรงระเบิดสูงรองรับแรงกดดันภายในที่สูงขึ้น
ต้านทานการเสียดสีได้ดีเยี่ยมช่วยลดการสึกหรอของอนุภาค-ของเหลวที่รับภาระ
ความแข็งแกร่งของโครงสร้างช่วยเพิ่มความเสถียรของคอยล์ภายใต้{0}}แรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากการไหล
คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ ETFE ใช้กันอย่างแพร่หลายใน:
ถังเคมีแบบ Rotomolded
ระบบท่อเรียงราย
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเคมีขนาดกะทัดรัด
ระบบถ่ายโอนกรดที่มีการไหลสูง-
ในทางตรงกันข้าม ความอ่อนตัวและพฤติกรรมการไหลเย็นของ PTFE สามารถจำกัดการใช้งานในรูปทรงตัวแลกเปลี่ยนเชิงรุกเชิงกลไก เว้นแต่จะได้รับการสนับสนุนจากโครงสร้างภายนอก
การใช้งาน-การเลือกวัสดุเฉพาะ
โดยทั่วไป ETFE จะถูกเลือกเมื่อ:
ความเค้นทางกลครอบงำข้อจำกัดในการออกแบบ
กรดไม่-ออกซิไดซ์ในธรรมชาติ
ต้องใช้อุณหภูมิปานกลาง
ท่อ-ผนังบางและมีความแข็งแรงสูง-มีประโยชน์
แนะนำให้ใช้ PTFE เมื่อ:
สามารถสัมผัสกับกรดออกซิไดซ์ที่แรงได้
จำเป็นต้องมีความเฉื่อยทางเคมีสูงสุด
ขอบความร้อนมีความสำคัญมากกว่าความแข็งแรงเชิงกล
ความเสถียรทางเคมีในระยะยาว-มีความสำคัญมากกว่าความยืดหยุ่นในการผลิต
ในทางปฏิบัติทางอุตสาหกรรม การเลือกใช้วัสดุมักถูกกำหนดโดยสถานการณ์การสัมผัสสารเคมี-กรณีที่เลวร้ายที่สุด มากกว่าเงื่อนไขการปฏิบัติงานที่ระบุ
บทสรุป
การเปรียบเทียบของETFE เทียบกับความต้านทานกรดของตัวแลกเปลี่ยน PTFEสะท้อนถึงการแลกเปลี่ยนทางวิศวกรรมขั้นพื้นฐาน- ETFE ให้ความแข็งแรงเชิงกลที่เหนือกว่า ความต้านทานต่อการเสียดสี และความยืดหยุ่นในการผลิตสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ต้องจัดการกรดที่ไม่-ออกซิไดซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบแรงดันสูง-ขนาดกะทัดรัด อย่างไรก็ตาม PTFE ให้ความทนทานต่อสารเคมีสากลที่ไม่มีใครเทียบได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีตัวออกซิไดซ์อย่างแรง ซึ่งไม่สามารถทนต่อความล้มเหลวของวัสดุได้
ไม่มีฟลูออโรโพลีเมอร์ตัวเดียวที่เหมาะสมที่สุดสำหรับทุกสภาวะ กระบวนการคัดเลือกอาศัยการจับคู่ความแข็งแรงของวัสดุกับความต้องการทางเคมี ความร้อน และทางกลที่เฉพาะเจาะจง ในที่สุดวินัยของวิศวกรรมวัสดุถูกกำหนดโดยความสมดุลนี้ โดยที่โพลีเมอร์แต่ละตัวจะถูกนำไปใช้ตามขอบเขตการปฏิบัติงานที่เชื่อถือได้มากที่สุด แทนที่จะเป็นอุดมคติสากล
