تفاوت در حالت خرابی بین بخاری PFA که در مایع بیش از حد گرم می شود در مقابل گرم شدن بیش از حد در بخار چیست؟

هنگامی که بخاری های PFA بیش از حد گرم می شوند، دو حالت مختلف وجود دارد. یکی زمانی است که بخاری در مایع است اما انتقال حرارت ناکافی است (جریان ضعیف، سطح آلوده، چگالی بیش از حد وات). مورد دیگر زمانی است که بخاری در بخار یا هوا (خشک-آتش) به دلیل سطح مایع کم است. به دلیل ضریب بسیار متغیر انتقال حرارت و فعالیت شیمیایی محیط اطراف، حالت های خرابی به شدت متفاوت است. در گرمای بیش از حد مایع (هنوز غوطه ور اما به شدت سرد شده است) دمای سطح PFA به طور پیوسته و یکنواخت معمولاً به 180-250 درجه افزایش می یابد. شکست از طریق افزایش نفوذ، خراب شدن سطح داخلی و خوردگی نهایی هسته اتفاق می افتد - فرآیندی که روزها تا هفته ها طول می کشد. در صورت گرم شدن بیش از حد بخار (در معرض هوا یا بخار)، دمای سطح PFA به سرعت (در چند دقیقه) به 300 تا 400 درجه افزایش می‌یابد که منجر به ذوب شدن فوری، ایجاد تاول و پارگی فاجعه‌بار می‌شود. گرمای بیش از حد فاز مایع نیز کمتر فاجعه آمیز است و نشانگرهای هشدار دهنده (افزایش دمای سطح، افزایش مقاومت عایق نشت) را ارائه می دهد تا امکان خاموشی پیشگیرانه را فراهم کند. بنابراین خرابی در فاز بخار ناگهانی تر است و احتمال آلودگی مخزن بیشتر است.

شکست نفوذ و گرم شدن بیش از حد مایع آهسته
یک بخاری PFA غوطه‌ور که با چگالی وات بالا یا جریان کم کار می‌کند، دمای سطح PFA را بالاتر از حداکثر طراحی افزایش می‌دهد (معمولاً 110 درجه برای عمر طولانی، 140 درجه برای دوره‌های طولانی‌مدت). در دمای 160 تا 200 درجه، PFA با بریدگی زنجیره ای و اکسیداسیون تجزیه می شود، اما خرابی به سطح داخلی محدود می شود (واسط PFA{5}}فلز) زیرا سطح خارجی هنوز با مایع داغ در تماس است. آب و بخارات اسیدی با سرعت افزایش یافته (5 تا 50 برابر بیشتر از 100 درجه) از PFA عبور می کنند. هسته فلزی خورده می شود و نمک های فلزی تشکیل شده حجم بیشتری نسبت به فلز اصلی دارند. این یک فشار داخلی ایجاد می کند که PFA را از داخل تاول می کند. تاول یک تورم موضعی به قطر 5 تا 20 میلی متر است که اغلب پس از 200 تا 1000 ساعت گرم شدن رخ می دهد. اگر تاول بتركد، مايع به هسته سرازير مي‌شود و فوراً خطاي زمين اتفاق مي‌افتد. یا هسته بدون ایجاد تاول خورده می شود و یک مدار باز ایجاد می کند (هیتر گرم نمی شود) بدون آلودگی.

Signs of warming of the liquid: (1) Increase of surface temperature detected by external thermocouple or infrared camera. A heater that ran at 105 degrees for years is now running at 125 degrees with the same output and flow. (2) Insulation resistance decreasing from >1000 MΩ تا 100-500 MΩ در عرض چند هفته که نشان دهنده نفوذ رطوبت در تماس است. (3) PFA طبیعی (شفاف) در قسمت غوطه‌ور شده به رنگ قهوه‌ای مایل به زرد تغییر رنگ می‌دهد. (4) ظاهر شدن حباب های کوچک روی سطح بخاری در حین کار (جوش موضعی در سطح PFA که دمای سطح بالای 100 درجه را نشان می دهد). اپراتورها روزها تا هفته ها فرصت دارند تا با کاهش برق یا تمیز کردن بخاری واکنش نشان دهند.

بخار بیش از حد: خرابی فرار حرارتی، سریع
ضریب انتقال حرارت برای بخاری PFA از 500-5000 W/m²·K (مایع) به 10-50 W/m²·K (بخار/هوا) زمانی که بخار یا هوا با بخاری تماس می‌گیرد (سطح مایع به زیر بخاری می‌رسد) کاهش می‌یابد. برای بخاری با چگالی توان 3-5 W/cm2 دمای سطح PFA از 100-110 درجه به 250-400 درجه در 1-5 دقیقه افزایش می یابد. PFA به راحتی در دمای 250-300 درجه (نقطه ذوب 305-315 درجه) ذوب می شود. در دمای 300 - 350 درجه سانتیگراد، پلیمر در حالت مایع چسبناک است. نیروی جاذبه، PFA مذاب را به سمت پایین یا بیرون می کشد و هسته فلزی را در معرض محیط بخار قرار می دهد. اکسیداسیون سریع (در هوا) یا خوردگی (در بخار اسیدی) هسته در معرض معمولاً منجر به یک مدار باز یا خطای زمین در عرض 30 ثانیه تا 5 دقیقه پس از قرار گرفتن در معرض می شود. خرابی فاجعه بار است: غلاف PFA آسیب دیده و پلیمر مذاب ممکن است به داخل مخزن چکه کند و محصول را آلوده کند.

Warning indicators of vapour overheating: (1) Heater is on yet tank liquid level is obviously low (operator observation) . (2) A strong burnt or bitter smell (due to PFA decomposition products, mainly fluorocarbon gases). (3) Smoke or vapour escaping from the tank above the heater site. (4) Insulation resistance of the heater lowers from >1000 MΩ به<10 MΩ in seconds to minutes. By the time a warning is detected the heater is usually already damaged beyond repair. This is achieved by level monitoring and interlocks to de-energise the heater when the liquid level falls below the minimum point of submersion.

خلاصه ای از حالت شکست مقایسه ای
پارامتر مایع فوق گرمای بیش از حد بخار (خشک-آتش)
دمای سطح معمولی PFA 160-220 درجه 300-400 درجه
زمان تا شکست (از شروع گرمای بیش از حد) روز تا هفته 1-10 دقیقه
مکانیسم اصلی تخریب شتاب نفوذ + زوال سطح داخلی ذوب حجیم + تخریب پلیمر
تورم (تاول) وقوع شکست قطر 5-20 میلی متر غلاف ذوب شده، افتادگی یا خرد شده است. هسته در معرض
Insulation resistance development>1000 MΩ به<10 MΩ gradual change over 100-500 hoursQuick decline to <1 MΩ in seconds of core exposure
بخاری هنوز کار می کند؟ بله، اما نه به خوبی خیر (مدار باز یا قطع شدن خطای زمین)
خطر آلودگی حمام کم (نمک های مس/نیکل با خوردگی هسته) زیاد (قطرات PFA مذاب + فلزات هسته)
علائم هشدار دهنده: افزایش گرمای سطح، تغییر رنگ، حباب زدن، بو، دود، سطح مایع کم
زمان واکنش اپراتور هفته ها یا روزها ثانیه تا دقیقه (اغلب خیلی دیر)
نتایج بازرسی پس از خرابی تاول غلاف، محصولات خوردگی سفید/سبز در تاول غلاف فرو ریخته یا وجود ندارد، هسته فلزی سیاه شده، بقایای زغالی
پیشگیری توصیه شده چگالی وات کمتر بهبود جریان مقیاس تمیز سطح اینترلاک + کلید قطع سطح پایین
شناسایی میدانی و اقدام
غلاف PFA شکست خورده حالت گرمای بیش از حد را پس از خرابی بخاری نشان می دهد. تاول ها نقاط برجسته و موضعی هستند که از گرمای بیش از حد مایع ناشی می شوند و در مقایسه با PFA اطراف آن نرم می شوند. تاول را برش دهید: در یک حفره خشک با محصولات خوردگی سفید یا سبز (نمک های فلزی). PFA در کنار تاول تغییر رنگ داده است (قهوه ای) اما آسیب ندیده است. بخار بیش از حد گرم می شود و غلاف را ذوب می کند یا فرو می ریزد. در گرمترین منطقه، PFA ممکن است به طور کلی از بین رفته یا به سمت پایین (جهت گرانش) متمایل شود. هسته فلزی سیاه شده (اکسیداسیون) یا دارای خوردگی سبز/آبی (حمله اسیدی) است. شکست البته ویرانگر است.

سطح مایع و دمای سطح بخاری برای نگهداری پیشگیرانه اندازه گیری می شود. یک بخاری PFA که در مایع در دمای 90 درجه کار می کند باید دمای سطحی 95-110 درجه داشته باشد (بسته به چگالی وات و دبی). اگر دمای سطح 15 درجه سانتیگراد بالاتر از سطح پایه در شرایط کاری یکسان است، قبل از پیشرفت گرمایش بیش از حد، رسوب یا کاهش جریان را بررسی کنید. اگر سطح مایع به هر دلیلی به زیر بخاری برسد، بخاری باید ظرف مدت 5 ثانیه برق بیفتد. یک سوئیچ شناور با تاخیر زمانی 2-3 ثانیه کافی است و تاخیر بیشتر خطر گرم شدن بیش از حد بخار را به همراه دارد. هرگز به اپراتور برای تماشای اینترلاک خودکار در سطح پایین اعتماد نکنید.

نتیجه گیری: گرمای بیش از حد مایع هشدار می دهد، گرمای بیش از حد بخار نه
بخاری PFA که در مایع بیش از حد گرم شده است به آرامی (روزها تا هفته ها) با ایجاد تاول در اثر فشار داخلی از کار می افتد و دارای علائم هشدار دهنده قابل تشخیص است (افزایش دمای سطح، کاهش مقاومت عایق، تغییر رنگ). اپراتورها زمان دارند تا واکنش نشان دهند. حالت خرابی بخاری بیش از حد گرم شده در بخار (خشک-آتش) سریع (دقیقه) همراه با ذوب شدن و فروریختن غلاف فاجعه‌بار است و هیچ هشداری نمی‌دهد-در زمان شناسایی بو یا دود، بخاری از بین می‌رود. برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد بخار، نیاز به سنجش خودکار سطح با اینترلاک برای قطع برق. انتخاب مناسب چگالی وات (کمتر یا مساوی 3 W/cm² برای اکثر سرویس های آب)، جریان مناسب و نظارت منظم دمای سطح می تواند از گرم شدن بیش از حد مایع جلوگیری کند. مهندسین در حال بررسی زودرس در صورت خرابی بخاری PFA، تعیین کنند که چه نوع گرمای بیش از حد رخ داده است. اگر تاول بدون ذوب شدن، بخاری بیش از حد در مایع بود. در صورت ریزش غلاف یا ذوب، بخاری خشک می شود.