چرا بخاری‌های PTFE وقتی سطح مایع پایین می‌آید فوراً از کار می‌افتند: درک آسیب‌های خشک-؟

تخریب ناگهانی بخاری غوطه وری PTFE یکی از ناامید کننده ترین اتفاقاتی است که ممکن است در یک کارخانه فرآوری شیمیایی رخ دهد. یک شیر بسته می ماند، یک پمپ گردش خون متوقف می شود یا یک مخزن پس از تعمیر دوباره پر نمی شود. قسمتی از بخاری که در معرض دید قرار می گیرد در عرض چند دقیقه و گاهی حتی چند ثانیه به طور غیر قابل جبرانی آسیب می بیند. برای افرادی که اطلاعات زیادی در مورد محدودیت های فلوروپلیمر ندارند، سرعت شکست عملا غیرممکن به نظر می رسد. برای درک اینکه چرا شلیک خشک{4}}چیزها را خیلی سریع از بین می برد، باید به مکانیک حرارتی که دمای غلاف و اتلاف گرما را کنترل می کند نگاه کنید.

تعادل حرارتی زمانی که کارها به طور عادی کار می کنند
یک بخاری غوطه ور PTFE وقتی در آب غوطه ور می شود در تعادل حرارتی عمل می کند. عنصر مقاومت انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کند. گرما از طریق عایق داخلی و غلاف PTFE به سمت خارج حرکت می کند و سپس به وسیله همرفت به مایع اطراف آن منتقل می شود.


در مقایسه با هوا، مایعاتی مانند آب، اسیدها و محلول‌های آبکاری بهتر می‌توانند گرما را نگه دارند و حرکت دهند. آنها در جذب گرما و انتقال آن خوب هستند. به همین دلیل، دمای غلاف فقط کمی بالاتر از دمای سیال باقی می ماند. این مایع به عنوان یک هیت سینک قوی عمل می کند و از افزایش بیش از حد دمای غلاف جلوگیری می کند، حتی اگر عنصر داخلی در دمای بسیار بالاتری کار کند.

مهم این است که گرما مدام از بین برود. بخاری با این ایده ساخته شد که خنک کننده مایع چگالی وات آن یا مقدار گرمایی که در هر فوت مربع از سطح ایجاد می کند را کاهش می دهد.

وقتی خشک می‌شوید{0}}آتش چه اتفاقی می‌افتد
وقتی تمام یا قسمتی از بخاری هنوز روشن است و در معرض هوا قرار دارد، گفته می‌شود که خشک-در حال شلیک است. هنگامی که تماس مایع با سطح غلاف متوقف می شود، دمای محیط بسیار تغییر می کند.

در مقایسه با مایعات، هوا گرما را به خوبی حمل نمی کند و گرما را به خوبی در خود نگه نمی دارد. همرفت در هوا برای خلاص شدن از گرما به خوبی کار نمی کند. گرما جایی برای رفتن ندارد اگر همان مقدار برق به عنصر می رود. سرعت تولید گرما ثابت می ماند، در حالی که سرعت گرما از بین می رود.

این عدم تطابق باعث می شود که سیستم به سرعت گرم شود و به حالت فرار حرارتی برود. دمای غلاف بلافاصله شروع به افزایش می کند. در زندگی واقعی، یک بخاری PTFE که کاملاً برق دارد و در هوا است می‌تواند در کمتر از 60 ثانیه{3}}خیلی سریع‌تر از آنچه فکر می‌کنید به دمای خطرناک برسد.

PTFE دارای محدودیت دمای سرویس مداوم است که معمولاً بین 200 تا 260 درجه سانتیگراد بسته به فرمولاسیون است. بالا رفتن از این محدوده شروع به تجزیه مواد می کند.

افزایش دمای غلاف و پیشرفت شکست
با ادامه شلیک خشک-قسمت در معرض غلاف PTFE کاملاً داغ می‌شود. قسمت داخلی می تواند بسیار داغ شود، اما قسمت بیرونی دیگر توسط مایع خنک نمی شود.

حالت شکست معمولاً از چند مرحله می گذرد:

نرم شدن: با نزدیک شدن دما به حداکثر حد، PTFE شروع به از دست دادن استحکام مکانیکی خود می کند.

تاول زدن: وقتی چیزی در یک نقطه خیلی داغ می شود، می تواند باعث انبساط گاز در داخل یا جدا شدن در لایه ها شود که حباب ها یا تاول هایی ایجاد می کند که می توانید ببینید.

ترک خوردن یا شکافتن: غلاف نرم شده با قرار گرفتن تحت تنش گرمایی بیشتر ترک می خورد.

در معرض قرار دادن قطعات داخلی: هنگامی که سد PTFE شکسته می شود، عایق داخلی و عنصر مقاومت در معرض هوا و احتمالا مایع باقی مانده قرار می گیرد. این می تواند باعث اتصال برق یا فرسودگی فاجعه بار شود.

بخاری‌های غلاف فلزی گاهی اوقات می‌توانند دوره‌های کوتاهی از قرار گرفتن در معرض خشکی را تحمل کنند، زیرا می‌توانند دماهای بالاتری را تحمل کنند. از طرف دیگر PTFE این قابلیت را ندارد. فولاد ضد زنگ و سایر فلزات می توانند دمای سطح بسیار بالاتری را بدون شکستگی تحمل کنند. قدرت PTFE از توانایی آن در مقاومت در برابر مواد شیمیایی ناشی می شود، نه از توانایی آن در تحمل دمای بسیار بالا.

چرا شکست می تواند به سرعت و بی سر و صدا اتفاق بیفتد؟
بسیاری از مردم فکر می کنند بخاری که خشک شده-قبل از خراب شدن دود، بو یا سایر نشانه های هشدار دهنده ظاهر می شود. هنگامی که PTFE از کار می افتد، می تواند کاملاً بی صدا باشد. قسمتی که در معرض دید قرار می گیرد ممکن است قبل از اینکه علائم قابل مشاهده در خارج ظاهر شود، در داخل خیلی داغ شود.

از آنجایی که بخاری به صورت الکتریکی شارژ می شود، هیچ وقفه ناگهانی ایجاد نمی شود مگر اینکه یک وسیله ایمنی خاموش شود. تا زمانی که تغییر شکل را مشاهده کنید، آسیب دائمی قبلاً رخ داده است.

بنابراین، شلیک خشک-یکی از مضرترین و سریع ترین راه ها برای از کار افتادن سیستم های گرمایش فلوروپلیمر است.

یافتن آسیب ناشی از شلیک خشک-
شناسایی حالت خرابی بخاری‌های PTFE خشک-به طور کلی الگوهای بصری واضحی را نشان می‌دهد. آسیب موضعی فقط در خط مایع قدیمی شایع ترین نشانه است. قسمتی که زیر آب است هنوز حالت خوبی دارد، در حالی که قسمتی که بالای آب است تغییر رنگ، تاول یا تغییر شکل داده است.

در شرایط بسیار بد، کل ناحیه در معرض ممکن است ذوب شود یا از هم جدا شود. خط بین بخش های آسیب دیده و آسیب دیده اغلب کاملاً با سطح مایع در زمان خرابی مطابقت دارد.

علائم دیگر عبارتند از:

بخش هایی از غلاف که خم شده یا شکسته است

ترک خوردگی یا زغال شدن که قابل مشاهده است

منطقه آسیب دیده به طور کلی برق قطع شده است.

از آنجایی که آسیب ناشی از شلیک خشک-معمولاً فقط ناحیه کوچکی را تحت تأثیر قرار می‌دهد، بخاری ممکن است بین قسمت‌هایی که هنوز کار می‌کنند و قسمت‌هایی که شکسته‌اند تفاوت آشکاری داشته باشد.

فقط پیشگیری به عنوان یک استراتژی عمل می کند
شلیک خشک{0}}سریعترین راه برای شکستن بخاری غوطه وری PTFE است. درک فیزیک آسان است: ایجاد گرمای الکتریکی مداوم و حذف حرارت بسیار کم باعث می شود غلاف به سرعت بیش از حد گرم شود و بشکند.

هنگامی که چیزی خیلی داغ می شود، به سرعت شروع به خراب شدن می کند و نمی توان آن را تعمیر کرد. تعمیر معمولاً امکان پذیر نیست زیرا یکپارچگی شیمیایی و الکتریکی از بین رفته است.

دانستن این ضعف نشان می دهد که وجود مکانیسم های قابل اعتماد برای محافظت از سطوح مایع چقدر مهم است. خیلی بهتر است که مردم را از قرار گرفتن در معرض آنها دور نگه دارید تا اینکه سعی کنید با عملیات خشک کوتاه مقابله کنید.

اکنون که می‌دانیم گرمای بیش از حد سریع چقدر اتفاق می‌افتد، می‌توانیم به مرحله مهندسی مهم بعدی برویم: قرار دادن کنترل‌ها و قفل‌های قابل اعتماد سطح مایع برای اطمینان از اینکه شلیک خشک- دیگر هرگز تکرار نمی‌شود.