เหตุใดเครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE จึงสูญเสียเอาต์พุตหลังจากการขจัดตะกรันด้วยสารเคมี

ร้านชุบแห่งหนึ่งดึงเครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE ขนาด 4 kW สำหรับการขจัดตะกรันเป็นประจำ ปลอกหุ้มสะสมแคลเซียมคาร์บอเนตและโลหะไฮดรอกไซด์หนา 1.5 มม. ตลอดการใช้งานแปดเดือน ทำความสะอาดเครื่องทำความร้อนด้วยกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง แล้วล้างออก และนำกลับคืนสู่ถัง ภายในสองสัปดาห์ ระยะเวลาในการให้ความร้อน-ก็นานกว่าที่เคยเป็นมาอย่างเห็นได้ชัดก่อนการขจัดตะกรัน เครื่องทำความร้อนกำลังดึงกระแสไฟตามปกติ ฝักก็ดูสะอาด แต่ผลผลิตกลับลดลง

การขจัดตะกรันจะช่วยคืนการถ่ายเทความร้อนโดยการขจัดชั้นฉนวนออก ในกรณีส่วนใหญ่ เครื่องทำความร้อนที่ขจัดตะกรันจะทำงานเหมือนเครื่องใหม่ แต่ในบางกรณี การขจัดตะกรันเผยให้เห็นหรือทำให้เกิดปัญหาอื่น-ซึ่งส่งผลให้เอาต์พุตลดลงแม้ว่าปลอกจะดูสะอาดก็ตาม

เงินฝากกำลังปกปิดพื้นผิวที่เสื่อมโทรม

คราบตะกรันจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวที่ร้อนที่สุดเป็นพิเศษ พื้นที่ของฝักที่ร้อนที่สุดสะสมเป็นสเกลที่หนาที่สุด เมื่อเอาตะกรันออก จะมีการเปิดเผย PTFE ที่อยู่ด้านล่าง-และพื้นผิวนั้นอาจถูกลดระดับลงเนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นซึ่งทำให้เกิดการสะสมตั้งแต่แรก

การย่อยสลายอาจอยู่ในรูปแบบของการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิว การแตกร้าวขนาดเล็ก หรือการสูญเสียพื้นผิวเรียบของโพลีเมอร์ พื้นผิวที่หยาบกร้านจะเพิ่มความหนาของชั้นขอบเขตความร้อน ลดการถ่ายเทความร้อนแม้ว่าจะไม่มีชั้นสะสมก็ตาม เครื่องทำความร้อนไม่ได้สูญเสียพลังงาน แต่สูญเสียความสามารถในการถ่ายโอนพลังงานนั้นไปยังของเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ

สภาพพื้นผิวหลังการขจัดตะกรัน-และผลต่อการถ่ายเทความร้อน

กระบวนการขจัดตะกรันอาจทำให้พื้นผิวเสียหายได้

วิธีการขจัดตะกรันไม่ใช่ทุกวิธีที่จะอ่อนโยนต่อ PTFE กรดที่ใช้ละลายตะกรันยังสามารถโจมตีโพลีเมอร์ได้หากความเข้มข้นหรืออุณหภูมิสูงเกินไป โดยทั่วไปกรดไฮโดรคลอริกที่ 10% และ 40 องศาจะปลอดภัยสำหรับ PTFE กรดไฮโดรคลอริกที่ 20% และ 60 องศาอาจทำให้พื้นผิวเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสเป็นเวลานาน

การขจัดตะกรันด้วยกลไก-การขูด การแปรง หรือแผ่นขัด-ช่วยขจัดตะกรันได้อย่างรวดเร็วแต่สามารถเซาะ PTFE ได้ พื้นผิวที่เซาะร่องจะสร้างพื้นที่เกิดนิวเคลียสสำหรับการสะสมในอนาคต และเพิ่มความหนาของชั้นขอบเขต เครื่องทำความร้อนอาจสะอาดแต่ไม่เรียบอีกต่อไป

การฉีดน้ำแรงดันสูง-มีประสิทธิภาพสำหรับเกล็ดหนา แต่อาจทำให้ PTFE เสียหายได้หากถือหัวฉีดไว้ใกล้เกินไปหรือมีแรงดันสูงเกินไป แนะนำให้ใช้แรงดันจำกัดที่ 50–70 บาร์ และระยะห่างของหัวฉีดอย่างน้อย 150 มม.

คราบตะกรันอาจเปลี่ยนพื้นผิวอย่างถาวร

แม้ว่ากระบวนการขจัดตะกรันจะไม่สร้างความเสียหายให้กับ PTFE แต่ตัวตะกรันเองอาจทำให้เคมีของพื้นผิวเปลี่ยนแปลงไป คราบแคลเซียมและซิลิเกตสามารถเกาะติดทางเคมีกับ PTFE ได้ โดยทิ้งสารตกค้างบางๆ ซึ่งการทำความสะอาดด้วยกรดไม่สามารถขจัดออกไปได้ สารตกค้างนี้ไม่สามารถมองเห็นได้แต่ส่งผลต่อความสามารถในการเปียกน้ำและการถ่ายเทความร้อน

พื้นผิวที่เดิมไม่ชอบน้ำ-ซึ่งขับไล่น้ำ- อาจกลายเป็นชอบน้ำได้หลังจากสัมผัสกับตะกรันเป็นเวลานาน พื้นผิวที่ชอบน้ำส่งเสริมการก่อตัวของฟิล์มน้ำบาง ๆ ที่เพิ่มความต้านทานความร้อน ผลกระทบมีน้อยแต่สามารถวัดผลได้เมื่อเวลาผ่านไป

เครื่องทำความร้อนอาจทำงานเกินอุณหภูมิที่ปลอดภัย

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการสูญเสียเอาต์พุตหลังจากการขจัดตะกรันก็คือ เครื่องทำความร้อนทำงานสูงกว่าอุณหภูมิปลอกที่ปลอดภัยก่อนทำการขจัดตะกรัน ชั้นสเกลเป็นฉนวนหุ้มปลอก ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทำให้ PTFE เสื่อมลง โดยลดการนำความร้อนลง และเพิ่มความต้านทานความร้อนระหว่างองค์ประกอบกับของเหลว

ความเสื่อมสลายไม่อาจมองเห็นได้ ฝักอาจดูไม่บุบสลาย แต่โครงสร้างของโพลีเมอร์เปลี่ยนไป และความสามารถในการนำความร้อนลดลง เครื่องทำความร้อนไม่ทำงานตามข้อกำหนดเดิมอีกต่อไป

อุณหภูมิของปลอกและการสูญเสียเอาต์พุตหลังจากการขจัดตะกรันในถังชุบ

จะบอกได้อย่างไรว่าการสูญเสียเอาต์พุตเป็นแบบถาวร

การทดสอบอย่างง่ายสามารถระบุได้ว่าการสูญเสียเอาต์พุตเกิดจากการเสื่อมสภาพของเปลือกถาวรหรือสภาวะชั่วคราว วัดเวลาการทำความร้อน-ทันทีหลังจากการขจัดตะกรัน และเปรียบเทียบกับเวลาการทำความร้อน-ด้วยเครื่องทำความร้อนใหม่ที่มีพิกัดเดียวกันในถังเดียวกัน

หากเวลาในการทำความร้อน-อยู่ภายใน 10% ของ-เกณฑ์พื้นฐานของเครื่องทำความร้อนใหม่ แสดงว่าเครื่องทำความร้อนทำงานได้ในระดับที่ยอมรับได้ หากนานกว่านั้นอีก 15–25% แสดงว่า PTFE เสื่อมคุณภาพลง และเครื่องทำความร้อนใกล้จะหมดอายุการใช้งาน หากนานกว่า 25% ควรเปลี่ยนฮีตเตอร์

การวัดอุณหภูมิของปลอกให้ข้อมูลเพิ่มเติม หากอุณหภูมิปลอกที่โหลดปกติมากกว่า 20 องศาเหนืออุณหภูมิของไหลเทกองหลังจากการขจัดตะกรัน ความต้านทานความร้อนจะเพิ่มขึ้น และเครื่องทำความร้อนจะไม่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป

การป้องกันการสูญเสียเอาต์พุตหลังจากการขจัดตะกรัน

การป้องกันที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการขจัดตะกรันก่อนที่ชั้นตะกรันจะหนาพอที่จะเพิ่มอุณหภูมิของปลอกให้อยู่ในช่วงการย่อยสลาย กำหนดการขจัดตะกรันเป็นประจำตามผลการตรวจสอบ-ไม่ใช่ปฏิทินตายตัว- ช่วยให้ชั้นของตะกรันบางและอุณหภูมิของปลอกอยู่ในขีดจำกัดที่ปลอดภัย

การใช้วิธีขจัดตะกรันที่มีประสิทธิภาพสูงสุดช่วยลดความเสี่ยงของความเสียหายที่พื้นผิว การไหลเวียนของกรดเจือจางที่อุณหภูมิปานกลางเป็นที่ต้องการมากกว่าการขูดด้วยเครื่องจักรหรือการพ่นแรงดันสูง-

การลดความหนาแน่นของวัตต์จะช่วยลดอุณหภูมิของปลอกและชะลอการเกิดตะกรันและการเสื่อมสภาพของปลอก เครื่องทำความร้อนที่ทำงานที่ 0.9 วัตต์/ซม.² มีอุณหภูมิของเปลือกต่ำกว่าอุณหภูมิ 1.4 วัตต์/ซม.² 10–15 องศา ซึ่งจะช่วยขยายช่วงเวลาระหว่างการทำความสะอาดและลดการสลายตามอุณหภูมิ-ที่ทำให้จำเป็นต้องขจัดตะกรัน

เมื่อการสูญเสียเอาต์พุตส่งสัญญาณปัญหาข้อมูลจำเพาะ

การสูญเสียเอาต์พุตซ้ำๆ หลังจากการขจัดตะกรันในถังเดียวกัน บ่งชี้ว่าเครื่องทำความร้อนทำงานใกล้กับขีดจำกัดความร้อนมากเกินไป ความหนาแน่นของวัตต์สูง อุณหภูมิอ่างสูง หรือการไหลไม่ดี ล้วนส่งผลให้อุณหภูมิของฝักสูงขึ้นและการย่อยสลายเร็วขึ้น การกำหนดค่าเครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE แบบกำหนดเองที่มีความหนาแน่นของวัตต์ต่ำกว่า การเข้าถึงการไหลที่ดีขึ้น และพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดอัตราการเสื่อมสภาพของปลอกและขยายช่วงเวลาระหว่างการทำความสะอาดที่จำเป็น กระบวนการกำหนดคุณสมบัติต้องใช้เคมีในอ่าง อุณหภูมิในการทำงาน องค์ประกอบของตะกรัน และประวัติการขจัดตะกรันของเครื่องทำความร้อนรุ่นก่อนๆ