Metalliviimistlustöökoda tõmbas pärast kuuekuulist teenindust leelispuhastuspaagist välja PTFE sukelküttekeha. Ümbrise pinnal oli piki kuumutatud sektsiooni ülemist osa värvi muutnud, villilist PTFE-d. Alumine osa oli heas korras. Paagi pinnal oli püsiv vahukiht ja vahumullid olid kogunenud vastu küttekeha ülemist osa, luues aururikka -teki, mis nälgis vedelikuga kokkupuute pinda.
Vahtkate on seisund, kus stabiilne vahukiht katab osa või kogu küttepinna. Vaht on gaasi ja vedeliku segu suure gaasifraktsiooniga. Gaasifraktsioonil on palju madalam soojusjuhtivus kui vedelikul, mistõttu vaht toimib isoleeriva tekina. Vahu all olev küttepind on kuumem kui vedelikuga kokkupuutuv pind.
Miks vaht pindaktiivsete ainete vannides moodustub ja stabiliseerub?
Vaht tekib siis, kui vedelikus, mis sisaldab pind{0}}aktiivseid aineid, tekivad gaasimullid. Puhastusvannides on pindaktiivsed ained tahtlikud lisandid, mis aitavad eemaldada õlisid ja mustust. Pindaktiivsed ained stabiliseerivad ka vahtu, muutes selle pigem püsivaks kui kiiresti purunevaks.
Vaht tõuseb pinnale ja koguneb. Segamispaagis tekib vaht pidevalt. Vahukiht võib muutuda paksuks-50–100 mm ja püsida tunde.
Vaht kleepub ka pindadele. Küttekeha pind, eriti kui see on kuum, pakub tuumade tekkekohti mullide kinnitamiseks. Mullid kogunevad ja ühinevad kerise pinnale vahukihiks.
| Pindaktiivse aine kontsentratsioon | Agitatsiooni määr | Vahu kõrgus | Vahu püsivus | Küttekeha katmise oht |
|---|---|---|---|---|
| <0.5% | Madal | <10 mm | Lühike | Madal |
| 0.5–1.0% | Mõõdukas | 10-30 mm | Mõõdukas | Mõõdukas |
| 1.0–2.0% | Kõrge | 30-60 mm | Pikk | Kõrge |
| >2.0% | Kõrge | >60 mm | Väga pikk | Väga kõrge |
Pindaktiivsete ainete vannides vahu tekkimise ja soojenduse katmise oht
Miks vahtkatted ülekuumenevad?
Kerise pinnal oleva vahukihi soojusjuhtivus on 5–20 korda väiksem kui vedelikul. Küttekeha tekitatud soojus ei pääse läbi vahu nii tõhusalt kui läbi vedeliku. Küttekeha pinna temperatuur tõuseb.
1,2 W/cm² küttekeha puhul võib 20 mm vahukiht lisada pinnatemperatuurile 15–25 kraadi. Kõrgem temperatuur kiirendab PTFE lagunemist, katlakivi sadestumist ja läbitungimist. Vaht{6}}kaetud ala muutub kütteseadme esimeseks osaks, mis ebaõnnestub.
Vaht vähendab ka kerise märjaks saanud pinda. Kui vaht katab kerise ülemised 30%, puutub vedelikuga kokku vaid 70% kerise pinnast. Efektiivne pindala väheneb ja vattide tihedus niisutatud alal suureneb. Suurem vattihedus tõstab pinnatemperatuuri veelgi.
Mille poolest vahtkattega kattekiht erineb kuivamisest{0}}
Kuivamine-toimub siis, kui vedeliku tase langeb alla küttekeha ülaosa ja avatud osa puutub kokku õhuga. Vahtkatte tekib siis, kui vedeliku tase on küttekehast kõrgemal, kuid vahukiht tõrjub vedeliku välja ja loob aururikka tsooni.
Soojusefekt on sarnane{0}}pinna ülekuumenemine. Kuid põhjus on erinev. Kuivamine-on taseme kontrolli probleem. Vahukate on vahu kontrollimise probleem.
Vahtkatte vältimine
Kõige tõhusam ennetus on vahu kontrollimine. See tähendab pindaktiivse aine kontsentratsiooni vähendamist, vahtu stabiliseerivate saasteainete eemaldamist või vahutamisvastase aine lisamist.
Pindaktiivse aine kontsentratsiooni vähendamine vähendab vahu tekkekiirust. Pindaktiivse aine kontsentratsioon tuleks hoida tõhusaks puhastamiseks vajalikul minimaalsel tasemel.
Õli ja mulla saasteainete eemaldamine vähendab vahu stabiilsust. Saasteained toimivad vahu stabilisaatoritena. Regulaarne koorimine või filtreerimine eemaldab need vannist.
Vahuvastase aine lisamine purustab vahu. Silikoon{1}}põhised vahuvastased ained on tõhusad, kuid võivad vanni saastada. Mitte--silikoonist vahuvastased ained on saadaval rakenduste jaoks, kus silikooniga saastumine on probleem.
| Ennetusmeede | Mõju vahule | Rakendamine | Mõju protsessile |
|---|---|---|---|
| Vähendage pindaktiivset ainet | Madalam vahu teke | Vanni keemia kontroll | Võib vähendada puhastamist |
| Eemaldage saasteained | Madalam vahu stabiilsus | Koorimine või filtreerimine | Mitte ühtegi |
| Vahuvastane aine | Murrab vahtu | Keemiline lisamine | Võimalik saastumine |
| Mehaaniline vahumurdja | Eemaldab vahu | Seadmete paigaldus | Mitte ühtegi |
Pindaktiivsete ainete vannides vahtkatte ennetusmeetmed
Kui vahtkate viitab disainiprobleemile
Küttekeha, mis hoolimata vahukontrollist kattub vahuga, näitab, et küttekeha asend või paagi konstruktsioon soodustab vahu kogunemist pinnale. Kohandatud PTFE-sukelsoojendi konfiguratsioon vahtu eralduva asendi, madalama vattiheduse ja voolu-optimeeritud paigutusega lahendab vahuga katmise algpõhjuse. Spetsifikatsiooniprotsess nõuab vanni keemiat, pindaktiivse aine kontsentratsiooni, segamismeetodit ja nõutavat võimsust. Vahuvannidega rajatiste puhul vähendab see rakendusespetsiifiline lähenemine vahuga-seotud ülekuumenemist ja pikendab küttekeha kasutusiga.
