Zhoršuje se koeficient přenosu tepla ohřívače PFA rychleji, pokud má povrch mikroskopické škrábance od čisticích kartáčků?

Mikroskopické škrábance na povrchu ohřívače PFA (např. od běžného čištění nylonovými kartáčky, brusnými polštářky nebo dokonce papírovými ručníky) mohou urychlit degradaci koeficientu prostupu tepla. Škrábance zvyšují drsnost povrchu (Ra) a tím modifikují dynamiku tekutin na rozhraní polymer-kapalina. U většiny kapalin hrubší povrch zvyšuje součinitel prostupu tepla konvekcí ( h ) tím, že vytváří turbulence a narušuje tepelnou mezní vrstvu. Ale ve službě náchylné ke znečištění-je dopad obrácený pro PFA. Škrábance zachycují částice, vodní kámen a biologickou hmotu a urychlují tvorbu usazenin. Usazený materiál (okují, biofilm nebo znečišťující vrstva) má horší tepelnou vodivost (0,2–1,0 W/m·K) než PFA (0,20 W/m·K), což zvyšuje tepelný odpor. Za 1 000–5 000 hodin může poškrábaný povrch získat 2–5× silnější nánosy než hladký povrch, což má za následek o 15–30 % větší snížení celkového součinitele prostupu tepla než na nepoškrábaném povrchu ve stejném prostředí. Škrabky samy o sobě přímo nesnižují tok tepla. Jsou to vklady, které zachycují.

Drsnost povrchu a zvýšení znečištění
Koeficient přestupu tepla z ohřívače PFA do tekutiny je vyjádřen jako h=Nu × k_fluid / D, kde Nu je Nusseltovo číslo. Pro hladký povrch (Ra < 0,2 µm) závisí Nusseltovo číslo na režimu proudění a charakteristikách kapaliny. Vnesení škrábanců (Ra=0.5–2,0 µm) vede k mírnému zvýšení Nu o 5–15 % v důsledku zvýšené turbulence, což by usnadnilo přenos tepla. Při znečišťování (tvrdá voda, biologický růst nebo krystalizující roztoky) však škrábance působí jako nukleační místa a kotvící body. Uhličitan vápenatý má tendenci se srážet ve škrábancích, a proto vytváří houževnaté usazeniny, které se obtížněji odstraňují. Bakterie nacházejí úkryt v trhlinách. Biofilm lépe přilne k poškrábanému povrchu . Při tvorbě nánosu se k celkovému odporu přičte tepelný odpor nánosu (t_scale/k_scale). Pokud má vrstva měřítka tloušťku 0,1 mm a k=0.8 W/mK R_scale=0.000125 m2.K/W. To je stejné jako přidání 0,625 mm PFA (protože R_PFA=t/0,20, tedy t=R x 0.20=0.000125 x 0.20=0.000025 m=0.025 mm? To nezní dobře. Dovolte mi přepočítat R_scale=0.0001} pro R_scale=0.0001 6 pro R} {{3 x5 0.20=0.000025 m=0.025 mm, na tom nezáleží, to znamená, že to nemá žádný smysl, protože změna měřítka je ve skutečnosti podstatně tlustší než 0,1 mm-obvykle 0,5–2,0 ekvivalentní tloušťka 0,5–2,0 mm, tloušťka P{0} 1 mm.=0.00125*0.20=0.00025 m=0.25 mm Poškrábaný povrch se olupuje rychleji, dříve dosáhne 1 mm.

Skutečným efektem je čas k dosažení kritického rozměru tloušťky. Poškrábaný povrch se může za 3 měsíce zvětšit o 1 mm. Hladký povrch 6-9 měsíců. Koeficient prostupu tepla poškrábaného topného tělesa se tak s časem snižuje rychleji.

Zrychlený pokles běžných služeb
Servisní prostředí Stav povrchu (Ra, µm) Doba do 0,5 mm vodního kamene/znečištění (h) Koeficient přenosu tepla (W/m2K, vzhledem k čistotě) na měřítku 0,5 mm Čistý oproti zmenšení EXTRA REDUKCE NEBO HLADKÝ POVRCH
Tvrdá voda (300 ppm CaCO3, 70 stupňů ) Hladká (0,1) 3,000 1,200 40% kontrola
Stejné jako výše, Hard WaterScratched (0,8) 1,500 1,000 50% navíc 10%
Tvrdá voda (stejná jako) Poškrábaná (1,5) 800 850 58 % 18 % navíc
Biologický růst (chladicí věž, 35 stupňů ) Hladký (0,1) 5,000 1,500 25% základna
Biologický růst Poškrábaný (1,0) 2000 1200 40 % 15 % navíc
Krystalizace solného roztoku (Na₂SO₄, 50 stupňů) Hladká (0,1) 2,000 1,000 50% báze
Poškrábaný (1,0) krystalizující sůl 800 700 65 % 15 % navíc
Čistá voda (žádná kontaminace) Jakákoli (škrábance nemají vliv na h) Žádné znečištění Stejné 0 % 0 %
Praktické důsledky pro procesy čištění
Vyhněte se poškrábání během procesu čištění, aby se přenos tepla ještě nezhoršil. Používejte měkké materiály: silikonové gumové stěrky, utěrky z mikrovlákna nebo měkké nylonové kartáče se štětinovými hroty<0.1 mm in diameter. Please do not use:

Steel wool or metal brushes (causing severe scratches, >hloubka 10 µm)

Brusné kotouče (Scotch{0}}Brite, brusný papír) – konzistentní drsnost

Vysokotlaké vodní trysky (PFA mohou být erodovány. viz článek #72)

Škrabky nebo škrabky

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 >hloubka 10 μm). Pokud jsou škrábance hluboké, je pravděpodobnější, že se ohřívač zašpiní a bude se muset častěji čistit. Vyměňte, pokud je znečištění běžné a škrábance jsou vážné.

U ohřívačů používaných při zanášení vyžadujících časté čištění poskytněte elektrolyticky leštěné PFA nebo hladký extrudovaný povrch. Někteří výrobci poskytují „ultra-hladké“ PFA s Ra < 0,1 µm, získané použitím vysoce leštěných vytlačovacích hubic. Prémie (10-15%) je odůvodněna méně častým čištěním a delšími obdobími před ztrátou výkonu.

Validace degradace přenosu tepla
Porovnejte aktuální výkon ohřívače s výchozí hodnotou a vyhodnoťte, zda se znečištění zvýšilo kvůli poškrábání:

Změřte povrchovou teplotu při konstantním výkonu a teplotě kapaliny. Významné znečištění je nárůst o 10 stupňů oproti základní linii.

Čas do nastavené hodnoty od studeného startu. Méně přenášeného tepla znamená 20% prodloužení doby zahřívání-.

Pozorujte povrch při 10× zvětšení. Pokud je vodní kámen na poškrábaných místech silnější než na přilehlých hladkých částech, škrábance podporují zanášení.

Pokud jsou příčinou zrychleného poškození škrábance, vyleštěte povrch trochou mokrého brusného papíru o zrnitosti 1000 (pod vodou), abyste vyhladili špičky škrábanců. "To snižuje záhyby bez odstranění velkého množství materiálu." Poté se použije měkčí protokol čištění.

Závěr: Škrábance podporují znečištění, nikoli přímou ztrátu přenosu tepla
Koeficient prostupu tepla není přímo ovlivněn mikroskopickými škrábanci na povrchu ohřívače PFA. V čistém provozu nemají škrábance významný vliv. Při znečištění (tvrdá voda, biologický růst, krystalizační roztoky) škrábance poskytují místa pro usazování usazenin a urychlují tvorbu vodního kamene a zkracují čas potřebný k dosažení kritické tloušťky znečištění faktorem 2-}3×. Ohřívač se rozběhne dříve a součinitel prostupu tepla rychleji klesá. Použití jemných čisticích nástrojů a vyhýbání se abrazivním prostředkům zabrání rychlejšímu poškození. Určete ultra-hladké PFA pro aplikace náchylné k zanášení{10}}. Pokud jsou přítomny škrábance, vyčistěte je před usazováním vodního kamene a kontrolujte výkon častěji. Škrábnutí samo o sobě není nepřítel – je to šupina, kterou zachytí. Udržujte to hladké. Udržujte to čisté. Udržujte přenos tepla.