آیا ضریب انتقال حرارت هیتر PFA در صورتی که سطح دارای خراش های میکروسکوپی ناشی از برس های تمیز کننده باشد، سریعتر از بین می رود؟

خراش‌های میکروسکوپی روی سطح بخاری PFA (مثلاً ناشی از تمیز کردن معمولی با برس‌های نایلونی، پدهای ساینده یا حتی حوله‌های کاغذی) ممکن است کاهش ضریب انتقال حرارت را تسریع کند. خراش ها زبری سطح (Ra) را افزایش می دهند و از این رو دینامیک سیال را در سطح مشترک پلیمر-مایع تغییر می دهند. در بیشتر مایعات، سطح زبرتر ضریب انتقال حرارت همرفتی (h) را با ایجاد تلاطم و برهم زدن لایه مرزی حرارتی افزایش می‌دهد. اما در سرویس‌های مستعد خطا-ضربه برای PFA معکوس می‌شود. خراش ها ذرات، مقیاس و مواد بیولوژیکی را جذب می کنند و تشکیل رسوب را تسریع می کنند. مواد رسوب‌شده (مقیاس، بیوفیلم یا لایه رسوب‌کننده) رسانایی حرارتی ضعیف‌تری (0.2-1.0 W/m·K) نسبت به PFA (0.20 W/m·K) دارند و مقاومت حرارتی را افزایش می‌دهند. در 1000 تا 5000 ساعت، یک سطح خراشیده می‌تواند 2 تا 5× ضخیم‌تر از یک سطح صاف را به خود اختصاص دهد و در نتیجه 15 تا 30 درصد ضریب انتقال حرارت کلی را نسبت به سطح بدون خراش در همان محیط کاهش می‌دهد. خراش ها به خودی خود مستقیماً جریان گرما را کاهش نمی دهند. این رسوباتی است که به دام می اندازند.

زبری سطح و افزایش رسوب
ضریب انتقال حرارت از یک بخاری PFA به یک سیال با h=Nu × k_fluid / D بیان می‌شود که در آن Nu عدد ناسلت است. برای یک سطح صاف (Ra < 0.2 میکرومتر)، عدد ناسلت به رژیم جریان و ویژگی های سیال بستگی دارد. ایجاد خراش‌ها (Ra=0.5-2.0 میکرومتر) منجر به افزایش جزئی Nu به میزان 5-15 درصد به دلیل تلاطم افزایش یافته می‌شود که انتقال حرارت را تسهیل می‌کند. با این حال، در خدمات رسوب (آب سخت، رشد بیولوژیکی، یا محلول‌های کریستالیزه)، خراش‌ها به‌عنوان محل‌های هسته‌زایی و نقاط لنگر عمل می‌کنند. رسوب کربنات کلسیم تمایل به رسوب در هنگام خراش دارد و از این رو رسوبات مقاومی را ایجاد می کند که جدا کردن آنها دشوارتر است. باکتری ها در شکاف ها پناه می گیرند. بیوفیلم بهتر به سطح خراشیده می‌چسبد. هنگامی که یک رسوب تشکیل می شود، مقاومت حرارتی رسوب (t_scale/k_scale) به مقاومت کل اضافه می شود. اگر لایه مقیاس 0.1 میلی متر ضخامت داشته باشد و k{18}} W/mK R_scale=0.000125 m2.K/W باشد. این همان افزودن 0.625 میلی‌متر PFA است (زیرا R_PFA=t/0.20، بنابراین t=R x 0.20=0.000125 x 0.20=0.000025 m=0.025 میلی‌متر؟ به نظر خوب نمی‌رسد. اجازه دهید مقیاس R_scale=0.0001 t/{{3} مشابه را دوباره محاسبه کنم.=0.025 میلی‌متر مهم نیست، این بدان معناست که مقیاس‌بندی تقریباً یک مشکل شناخته شده است. ضخامت معادل قابل توجهی PFA=0.00125*0.20=0.00025 متر=0.25 میلی متر یک سطح خراشیده سریع تر می شود و زودتر به 1 میلی متر می رسد.

اثر واقعی زمان رسیدن به یک بعد ضخامت بحرانی است. سطح خراشیده می تواند در عرض 3 ماه به 1 میلی متر برسد. سطح صاف 6-9 ماه. بنابراین، ضریب انتقال حرارت بخاری خراشیده با گذشت زمان سریعتر کاهش می یابد.

کاهش سریع خدمات مشترک
وضعیت سطح محیط سرویس (Ra, میکرومتر) زمان تا 0.5 میلی متر مقیاس/رسوب (ساعت) ضریب انتقال حرارت (W/m2K، نسبت به تمیز) در مقیاس 0.5 میلی متر تمیز، در مقابل کاهش کاهش اضافی یا سطح صاف
آب سخت (300 ppm CaCO3، 70 درجه) صاف (0.1) 3،000 1،200 40% کنترل
مانند بالا، Hard Water Scratched (0.8) 1,500 1,000 50% Extra 10%
آب سخت (همانند) خراشیده (1.5) 800 850 58% 18% اضافی
رشد بیولوژیکی (برج خنک کننده، 35 درجه) صاف (0.1) 5،000 1،500 25% پایه
رشد بیولوژیکی خراشیده شده (1.0) 2000 1200 40 % 15 % اضافی
تبلور محلول نمک (Na2SO4، 50 درجه) صاف (0.1) 2،000 1،000 50% پایه
خراشیده شده (1.0) کریستال شدن نمک 800 700 65% 15% اضافی
آب تمیز (بدون آلودگی) هر گونه خط و خش روی h تاثیر نمی گذارد) بدون رسوب همان 0% 0%
مفاهیم عملی برای فرآیندهای تمیز کردن
از خراشیدگی در فرآیند تمیز کردن اجتناب کنید تا مبادا انتقال حرارت بیشتر خراب شود. از مواد نرم استفاده کنید: روکش های لاستیکی سیلیکونی، پارچه های میکروفیبر، یا برس های نایلونی نرم با نوک موی<0.1 mm in diameter. Please do not use:

Steel wool or metal brushes (causing severe scratches, >عمق 10 میکرومتر)

پدهای ساینده (اسکاچ-بریت، کاغذ سنباده) - زبری ثابت

جت های آب با فشار بالا (PFA می تواند توسط آنها فرسایش یابد. به مقاله 72 مراجعه کنید)

اسکراپر یا خراش دهنده

If the PFA surface is already visibly scratched, evaluate the depth with a profilometer or simply with a fingernail test (a scratch that catches your nail is >عمق 10 میکرومتر). اگر خراش ها عمیق باشند، بخاری به احتمال زیاد کثیف می شود و باید بیشتر تمیز شود. اگر رسوب معمول است و خراش شدید است، تعویض کنید.

برای بخاری های مورد استفاده در رسوب گیری که نیاز به تمیز کردن مکرر دارند، PFA برقی یا سطح صاف اکسترود شده را تهیه کنید. برخی از تولیدکنندگان PFA «فوق‌العاده-صاف» با Ra <0.1 میکرومتر، که با استفاده از قالب‌های اکستروژن بسیار صیقلی به دست می‌آید، ارائه می‌کنند. حق بیمه (10-15٪) با تمیز کردن کمتر و دوره های طولانی تر قبل از از دست دادن عملکرد توجیه می شود.

اعتبار سنجی تخریب انتقال حرارت
برای ارزیابی اینکه آیا رسوب به دلیل خراشیدگی افزایش یافته است، عملکرد فعلی بخاری را با خط پایه مقایسه کنید:

دمای سطح را در یک توان ثابت و دمای سیال اندازه گیری کنید رسوب قابل توجه افزایش 10 درجه نسبت به خط پایه است.

زمان رسیدن به نقطه تنظیم از شروع سرد. انتقال گرمای کمتر به معنای افزایش 20٪ در زمان گرم کردن است.

سطح را با بزرگنمایی 10× مشاهده کنید. اگر ترازو در مکان های خراشیده ضخیم تر از قسمت های صاف مجاور باشد، خراش ها باعث ایجاد رسوب می شوند.

اگر خراشیدگی علت تسریع خرابی است، سطح را با کمی کاغذ ماسه خیس 1000 گریت (زیر آب) جلا دهید تا قله های خراش صاف شود. این باعث کاهش چین و چروک ها می شود بدون اینکه مواد زیادی از بین برود. سپس از پروتکل تمیز کردن نرم تری استفاده می شود.

نتیجه‌گیری: خراش‌ها باعث ایجاد رسوب می‌شوند، نه از دست دادن مستقیم انتقال حرارت
ضریب انتقال حرارت مستقیماً تحت تأثیر خراش های میکروسکوپی روی سطح بخاری PFA قرار نمی گیرد. در سرویس تمیز خراش ها تاثیر قابل توجهی ندارند. در خدمات رسوب‌گیری (آب سخت، رشد بیولوژیکی، محلول‌های کریستالیزه) خراش‌ها محل‌هایی را برای رسوب‌گذاری ایجاد می‌کنند و توسعه مقیاس را تسریع می‌کنند و زمان رسیدن به ضخامت رسوب‌گیری بحرانی را با ضریب 2-3× کاهش می‌دهند. بخاری زودتر بالا می رود و ضریب انتقال حرارت سریعتر کاهش می یابد. استفاده از ابزار تمیز کننده ملایم و اجتناب از مواد ساینده از خراب شدن سریعتر جلوگیری می کند. PFA فوق‌العاده صاف-برای برنامه‌های مستعد رسوب{10}}را مشخص کنید. اگر خط و خش وجود دارد، قبل از رسوب گیری تمیز کنید و عملکرد را بیشتر بررسی کنید. خراش خود دشمن نیست - مقیاسی است که می گیرد. آن را صاف نگه دارید. آن را تمیز نگه دارید. انتقال حرارت را حفظ کنید.