Kaks materjali, mis näevad madalal temperatuuril välja sarnased
FEP ja PTFE on mõlemad perfluoritud polümeerid ja mõlemad peavad vastu keemilises töötlemises kasutatavatele tavalistele jahutusvedelikele: jahutatud vesi, glükoolilahused, soolvesi ja külmutusagens. Temperatuuridel 0–50 kraadi on kahe materjali keemiline vastupidavus ja mehaanilised omadused sarnased ning sageli tehakse valik maksumuse alusel.
FEP on tetrafluoroetüleeni ja heksafluoropropüleeni kopolümeer. Heksafluoropropüleeni komonomeer häirib polümeeri kristallilisust ja vähendab sulamisviskoossust, mis võimaldab FEP-i töödelda sulati ekstrusiooniga. FEP-i maksimaalne pidev töötemperatuur on 200 kraadi, võrreldes PTFE-ga 260 kraadiga.
PTFE on tetrafluoroetüleeni homopolümeer. Lineaarne struktuur annab kõrgema kristallilisuse, mis annab PTFE-le suurema tõmbetugevuse, parema roomamiskindluse ja kõrgema pideva töötemperatuuri. PTFE-d ei saa sula-töödelda, seetõttu valmistatakse see survevalu ja paagutamise teel.
Soojusjuhtivuse võrdlus
FEP ja PTFE on sarnase soojusjuhtivusega. PTFE juhtivus on 0,25 W/m·K ja FEP juhtivus 0,24 W/m·K. Erinevus on tühine ja see ei mõjuta antud soojuskoormuse jaoks vajalikku pinda.
Mõlema materjali üldises soojusülekandeteguris domineerivad vedelikukile takistused, mitte seinatakistus. Vedelik---jahutusteenuse puhul on PTFE-soojusvaheti üldine koefitsient tavaliselt 200–300 W/m²·K ja FEP-soojusvaheti koefitsient on sisuliselt sama. Valiku kahe materjali vahel ei saa teha soojustõhususe alusel.
Flexi väsimuskindluse erinevus
Fleksiväsimuskindlus on materjali võime taluda korduvat painutamist ja painutamist ilma pragunemiseta. FEP-il on madalam paindeväsimuskindlus kui PTFE-l, kuna see on madalam kristallilisuse ja paindlikuma molekulaarstruktuuri tõttu.
Madala-temperatuuri keemilise jahutuse teenuse korral võib vibratsioonile, termilisele tsüklile või mehaanilisele liikumisele alluvates soojusvahetites tekkida painduv väsimus. Torud painduvad, kui soojusvaheti paisub ja kokku tõmbub ning korduv paindumine võib tekitada toru seinas pragusid.
PTFE-l on suurem paindeväsimuskindlus kui FEP-il, mistõttu sobib see hoolduseks, kus torud on korduvalt painutatud. FEP sobib hoolduseks, kus torud on jäigalt toestatud ja ei allu olulisele liikumisele.
Läbilaskvustakistuse erinevus
Permeatsioon on gaasi või vedeliku difusioon läbi polümeeri. FEP-il on madalama kristallilisuse ja avatuma molekulaarstruktuuri tõttu kõrgem läbilaskvus kui PTFE-l.
Madala{0}}temperatuuri keemilise jahutuse teenuse puhul võib läbitungimine olla probleemne, kui jahutusvedelik sisaldab lahustunud gaase või kui protsessivedelik on saastumise suhtes tundlik. Hapniku või süsinikdioksiidi läbitungimine läbi toru seina võib mõjutada protsessi keemiat ja protsessivedeliku läbitungimine läbi toru seina võib saastada jahutusvedelikku.
PTFE-l on madalam läbilaskvus kui FEP-il, mis muudab selle sobivaks hoolduseks, kus läbitungimine on probleem. FEP sobib teeninduseks, kus läbilaskvus ei ole kriitiline tegur.
Temperatuurivõime erinevus
FEP-i maksimaalne pidev töötemperatuur on 200 kraadi, PTFE-l aga 260 kraadi. Madalatel temperatuuridel jäävad mõlemad materjalid hästi oma kasutusvahemikku ja temperatuuride erinevus ei mõjuta valikut.
Temperatuurivõime erinevus muutub oluliseks protsessi tingimuste muutumisel. Kui jahutusteenus muudetakse hiljem kütteteenuseks või töötemperatuuri tõstetakse, ei pruugi FEP-seade sobida ja vaja on PTFE-seadet.
Kahe materjali võrdlemine madalal{0}}temperatuuril keemilises jahutamises
Järgmine tabel võtab kokku PTFE ja FEP soojusvahetite jõudlus- ja kulunäitajad madalal{0}}temperatuuril keemilisel jahutusteenusel 10 kraadi juures 30% glükoolilahusega.
| Iseloomulik | PTFE soojusvaheti | FEP soojusvaheti | Eelis |
|---|---|---|---|
| Soojusjuhtivus | 0.25 W/m·K | 0.24 W/m·K | Võrdne |
| Üldine soojusülekandetegur | 250 W/m²·K | 245 W/m²·K | Võrdne |
| Maksimaalne pidev töötemperatuur | 260 kraadi | 200 kraadi | PTFE |
| Flexi väsimuskindlus | Kõrge | Mõõdukas | PTFE |
| Läbilaskvuskindlus | Kõrge | Mõõdukas | PTFE |
| Keemiline vastupidavus glükoolilahusele | Suurepärane | Suurepärane | Võrdne |
| Mehaaniline tugevus | Kõrge | Mõõdukas | PTFE |
| Soojuslöögikindlus | Kõrge | Mõõdukas | PTFE |
| Remondivõime | Hea | Hea | Võrdne |
| Kasutusiga jahutusteenuses | 15-20 aastat | 10-15 aastat | PTFE |
| Kapitalikulu 20 kW tollimaksu jaoks | $18,000 | $14,000 | FEP |
| Paigalduskulu | $2,500 | $2,500 | Võrdne |
| Iga-aastane hoolduskulu | $1,200 | $1,800 | PTFE |
| Viie{0}}aasta kogukulu | $33,500 | $33,500 | Võrdne |
Viie{0}}aasta kogumaksumuse väärtused eeldavad tootmisväärtust 400 $ tunnis ning sisaldavad kapitalikulusid, paigalduskulusid ja hoolduskulusid viie aasta jooksul. Viie-aasta kogukulu on sisuliselt võrdne, kuna FEP madalama kapitalikulu kompenseerib kõrgem hoolduskulu.
Kui FEP on parem valik
FEP on parem valik mitmes konkreetses rakenduses.
Madala-temperatuuri teenus ilma paindlikkuseta.Temperatuuridel alla 50 kraadi ja jäigalt toestatud torudega toimib FEP madalama kapitalikuluga sama hästi kui PTFE.
Mitte{0}}kriitilise tähtsusega läbitungimisteenus.Kui gaaside või vedelike läbitungimine läbi toru seina ei ole probleem, on FEP piisav.
Lühikese kasutusea nõue.Kui soojusvaheti eeldatav kasutusiga on 10 aastat või vähem, on FEP piisav ja odavam.
Maksa{0}}tundlikud rakendused.Kui kapitali eelarve on piiratud, tagab FEP piisava jõudluse madalamate kuludega.
Standardne jahutusteenus.Standardse jahutusteenuse jaoks, millel puuduvad ebatavalised keemilised või mehaanilised nõuded, sobib FEP.
Kui PTFE on parem valik
PTFE on parem valik mitmes konkreetses rakenduses.
Paindumisteenus.Kui torud on allutatud vibratsioonile, termilisele tsüklile või mehaanilisele liikumisele, on PTFE-l suurem paindeväsimuskindlus kui FEP-il.
Läbitung{0}}tundlik teenus.Kui gaaside või vedelike läbitungimine läbi toru seina on probleem, on PTFE-l madalam läbilaskvus kui FEP-il.
Kõrge{0}}temperatuuri teenus.Kui töötemperatuur võib ületada 200 kraadi, on vaja PTFE-d, kuna FEP pehmendab ja kaotab tugevuse.
Pika kasutusea nõue.Kui soojusvaheti eeldatav kasutusiga on 15 aastat või rohkem, on PTFE parem valik, kuna sellel on suurem mehaaniline tugevus ja parem roomamiskindlus.
Kõrge-puhtusastmega teenus.Kui protsessivedelik on saastumise suhtes tundlik, on PTFE-l madalam läbilaskvus ja vähem ekstraheeritavaid aineid kui FEP.
Disaini omadused, mis valikut mõjutavad
PTFE ja FEP vahelist valikut mõjutavad mitmed disainifunktsioonid.
Toru toe vahekaugus.Toru tugivahe vähendab torude paindumist, mis vähendab painde väsimise nõuet ja võimaldab kasutada FEP-i.
Voolu kiirus.Suurem voolukiirus suurendab vibratsiooni ja torude paindumist, mis soodustab PTFE-d.
Termilise tsükli sagedus.Sagedasem termotsüklilisus suurendab torude paindumist, mis soodustab PTFE-d.
Protsessi vedeliku tundlikkus.Tundlikumad protsessivedelikud nõuavad madalamat läbilaskevõimet, mis eelistab PTFE-d.
Töötemperatuuri varu.Suurem varu töötemperatuuri ja materjalipiirangu vahel annab suurema paindlikkuse tulevaste protsessimuudatuste jaoks, mis eelistab PTFE-d.
Spetsifikatsiooniparameetrid madalal{0}}temperatuuril keemilise jahutuse jaoks
Seadmeinsenerid, kes hindavad PTFE- ja FEP-soojusvahetiid madalal -temperatuuril keemilise jahutamise jaoks, peaksid tarnijaga kinnitama järgmised parameetrid.
Jahutusvedeliku keemia.Täpsustage jahutusvedeliku koostis, sealhulgas glükooli, soolvee või muude lisandite kontsentratsioon.
Töötemperatuur.Määrake maksimaalne töötemperatuur ja eeldatav temperatuuriprofiil.
Protsessi vedeliku tundlikkus.Määrake protsessivedeliku tundlikkus läbitungimisest tuleneva saastumise suhtes.
Paindlikud tingimused.Täpsustage vibratsioon, termiline tsükkel ja mehaaniline liikumine, mida torud kogevad.
Kasutusaja nõue.Määrake eeldatav kasutusiga ja asendamise ajakava.
Soojuskoormus ja pindala.Määrake iga materjalivaliku jaoks soojuskoormus ja nõutav pindala.
Ruumipiirangud.Määrake saadaolev ruum ja maksimaalne lubatud jalajälg.
Hooldusvõime.Täpsustage rajatise hooldusvõime.
Materjalivaliku ja jahutusteenuse tingimuste sobitamine
Valik PTFE- ja FEP-soojusvahetite vahel madalal{0}}temperatuuril keemilisel jahutamisel sõltub paindumistingimustest, läbitungimistundlikkusest, kasutusea nõudest ja kulutundlikkusest. FEP on piisav madalal-temperatuuri teenuse jaoks ilma paindumis- ja läbitungimisprobleemideta ning see on odavam. PTFE on vajalik paindumis-, läbitungimisprobleemide või pika kasutuseaga hooldamiseks.
Valikuotsus peaks põhinema rajatise{0}}spetsiifilisel analüüsil, mis hõlmab kapitalikulusid, paigalduskulusid, hoolduskulusid ja tootmiskao riski. Nende kulukomponentidega lihtne tabelimudel pakub otsuse tegemiseks vajalikku teavet.
Madala temperatuuriga keemilise jahutusseadmete puhul, mis hindavad soojusvaheti valikuid, peaks materjali valik põhinema kogu eeldatava kasutusea kulul, mitte ainult kapitalikulul. Madalama kapitalikuluga FEP-üksusel võib olla kõrgem eluiga, kui see vajab sagedamini vahetamist.
Seadmeinsenerid ja hankespetsialistid, kes hindavad PTFE-soojusvaheti spetsifikatsioone madalal-temperatuuril keemilise jahutamise või muu söövitava teenuse jaoks, võivad taotleda projekti ülevaatust, mis hõlmab jahutusvedeliku keemiat, töötemperatuuri, protsessivedeliku tundlikkust, paindumistingimusi ja kasutusea nõudeid, et veenduda, et materjali valik on vastavuses rajatise tegelike kasutustingimuste ja kulustruktuuriga.
