एक रासायनिक संयंत्र ने समान टैंकों के लिए दो PTFE विसर्जन हीटर का ऑर्डर दिया। एक में 1.5 मिमी पीटीएफई शीथ था। दूसरे में 2.5 मिमी की म्यान थी। दोनों को समान वाट क्षमता और वोल्टेज के लिए रेट किया गया था। अठारह महीनों के बाद, पतला {{6}शीथेड हीटर अभी भी अच्छा प्रदर्शन कर रहा था। मोटा {{8}शीथेड हीटर विफल हो गया था - पारगम्यता के कारण नहीं, बल्कि स्थानीय रूप से अधिक गरम होने के कारण। मोटे म्यान ने सतह के तापमान को गिरावट की सीमा में धकेलने के लिए पर्याप्त थर्मल प्रतिरोध जोड़ा था।
म्यान की मोटाई पीटीएफई विसर्जन हीटर विनिर्देश में सबसे परिणामी निर्णयों में से एक है, और सबसे कम समझे जाने वाले निर्णयों में से एक है। एक मोटा आवरण लंबा प्रवेश पथ और बेहतर यांत्रिक स्थायित्व प्रदान करता है। लेकिन यह थर्मल प्रतिरोध भी जोड़ता है, जिससे किसी भी वाट घनत्व के लिए सतह का तापमान बढ़ जाता है। सुरक्षित वाट घनत्व म्यान की मोटाई पर निर्भर करता है।
पीटीएफई शीथ का थर्मल प्रतिरोध
प्रक्रिया द्रव तक पहुंचने से पहले गर्मी को पीटीएफई आवरण को पार करना होगा। म्यान का तापीय प्रतिरोध इसकी मोटाई के समानुपाती और इसकी तापीय चालकता के व्युत्क्रमानुपाती होता है। 0.25 W/m·K पर PTFE के लिए, 1.5 मिमी शीथ 1.0 W/cm² पर तापमान में लगभग 6 डिग्री की गिरावट जोड़ता है। एक 2.5 मिमी म्यान लगभग 10 डिग्री जोड़ता है। एक 3.5 मिमी म्यान लगभग 14 डिग्री जोड़ता है।
तापमान में ये गिरावट सतह पर संवहन गिरावट और भराव और धातु आवरण में आंतरिक गिरावट को बढ़ाती है। कुल सतह-से-बल्क गैप पॉलिमर का वास्तविक ऑपरेटिंग तापमान निर्धारित करता है।
| म्यान की मोटाई | थर्मल रेज़िज़टेंस | सतह ΔT 1.0 W/cm² पर | सतह ΔT 1.5 W/cm² पर | सापेक्ष पारगमन पथ |
|---|---|---|---|---|
| 1.0 मिमी | कम | 4 डिग्री | 6 डिग्री | छोटा |
| 1.5 मिमी | मध्यम | 6 डिग्री | 9 डिग्री | मध्यम |
| 2.0 मिमी | मध्यम-उच्च | 8 डिग्री | 12 डिग्री | लंबा |
| 2.5 मिमी | उच्च | 10 डिग्री | 15 डिग्री | लंबे समय तक |
| 3.0 मिमी | बहुत ऊँचा | 12 डिग्री | 18 डिग्री | सबसे लंबे समय तक |
सामान्य पीटीएफई म्यान मोटाई के लिए थर्मल प्रतिरोध और पारगम्य पथ
म्यान की मोटाई बढ़ने पर सुरक्षित वाट घनत्व क्यों कम हो जाता है?
सुरक्षित वाट घनत्व वह वाट घनत्व है जो सतह के तापमान को पॉलिमर के लिए सुरक्षित सीमा के भीतर रखता है। जैसे-जैसे म्यान की मोटाई बढ़ती है, थर्मल प्रतिरोध बढ़ता है, इसलिए किसी भी वाट घनत्व के लिए सतह का तापमान बढ़ जाता है। सतह के तापमान को सुरक्षित सीमा के भीतर रखने के लिए, वाट घनत्व को कम करना होगा।
60 डिग्री पर स्नान में 1.5 मिमी म्यान के लिए, 1.4 डब्ल्यू/सेमी² का वाट घनत्व सतह के तापमान को 100 डिग्री से नीचे रख सकता है। एक ही स्नान में 2.5 मिमी म्यान के लिए, सुरक्षित वाट घनत्व 1.0-1.2 W/cm² तक गिर जाता है। समान सतह तापमान प्राप्त करने के लिए मोटे आवरण को कम वाट घनत्व की आवश्यकता होती है।
| म्यान की मोटाई | सतह के लिए अधिकतम वाट घनत्व<100°C | सतह के लिए अधिकतम वाट घनत्व<110°C | सतह के लिए अधिकतम वाट घनत्व<120°C |
|---|---|---|---|
| 1.0 मिमी | 1.8 डब्लू/सेमी² | 2.0 डब्लू/सेमी² | 2.2 डब्ल्यू/सेमी² |
| 1.5 मिमी | 1.4 डब्ल्यू/सेमी² | 1.6 डब्लू/सेमी² | 1.8 डब्लू/सेमी² |
| 2.0 मिमी | 1.2 डब्ल्यू/सेमी² | 1.4 डब्ल्यू/सेमी² | 1.6 डब्लू/सेमी² |
| 2.5 मिमी | 1.0 डब्लू/सेमी² | 1.2 डब्ल्यू/सेमी² | 1.4 डब्ल्यू/सेमी² |
| 3.0 मिमी | 0.8 डब्ल्यू/सेमी² | 1.0 डब्लू/सेमी² | 1.2 डब्ल्यू/सेमी² |
विभिन्न म्यान मोटाई और सतह तापमान सीमा के लिए अधिकतम वाट घनत्व
टिकाऊपन और हीट ट्रांसफर के बीच व्यापार बंद
एक मोटा आवरण बेहतर यांत्रिक स्थायित्व और लंबा प्रवेश पथ प्रदान करता है। लेकिन इसके लिए कम वाट घनत्व की भी आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है समान वाट क्षमता के लिए अधिक सतह क्षेत्र। हीटर बड़ा और अधिक महंगा हो जाता है।
इष्टतम म्यान की मोटाई अनुप्रयोग पर निर्भर करती है। हल्की सेवा के लिए, एक पतली म्यान (1.0-1.5 मिमी) पर्याप्त स्थायित्व प्रदान करती है और उच्च वाट घनत्व की अनुमति देती है। आक्रामक सेवा के लिए, एक मोटा आवरण (2.0-3.0 मिमी) बेहतर रासायनिक प्रतिरोध प्रदान करता है लेकिन इसके लिए कम वाट घनत्व और बड़े हीटर की आवश्यकता होती है।
| सेवा शर्त | अनुशंसित म्यान मोटाई | अधिकतम वाट घनत्व | सापेक्ष हीटर का आकार |
|---|---|---|---|
| हल्का,<60°C, clean fluids | 1.0-1.5 मिमी | 1.4-1.8 डब्लू/सेमी² | सघन |
| मध्यम, 60-70 डिग्री | 1.5-2.0 मिमी | 1.2-1.4 डब्ल्यू/सेमी² | मध्यम |
| आक्रामक, 70-80 डिग्री | 2.0-2.5 मिमी | 1.0-1.2 डब्ल्यू/सेमी² | बड़ा |
| अत्यधिक आक्रामक, 80-90 डिग्री | 2.5-3.0 मिमी | 0.8-1.0 डब्लू/सेमी² | सबसे बड़ा |
| एचएफ या उच्च-अस्थायी सेवा | 3.0 मिमी+ | 0.6–0.8 डब्लू/सेमी² | बहुत बड़ा |
सेवा शर्तों के अनुसार म्यान की मोटाई और वाट घनत्व की सिफारिशें
शीथ की मोटाई का वाट घनत्व से मिलान
म्यान की मोटाई और वाट घनत्व को एक साथ चुना जाना चाहिए। उच्च वाट घनत्व वाला एक मोटा आवरण अस्वीकार्य रूप से उच्च सतह तापमान उत्पन्न करता है। कम वाट घनत्व वाला एक पतला म्यान तापीय रूप से कुशल होता है लेकिन आक्रामक रसायन विज्ञान में पर्याप्त पारगम्य प्रतिरोध प्रदान नहीं कर सकता है।
व्यावहारिक दृष्टिकोण यह है कि पहले रसायन विज्ञान और तापमान के आधार पर म्यान की मोटाई का चयन करें, फिर वाट घनत्व का चयन करें जो सतह के तापमान को उस मोटाई के लिए सुरक्षित सीमा के भीतर रखता है। 1.0 W/cm² पर 2.5 मिमी म्यान 1.4 W/cm² पर 1.5 मिमी म्यान के समान सतह तापमान पर काम कर सकता है, लेकिन मोटा म्यान बेहतर पारगम्य प्रतिरोध और यांत्रिक स्थायित्व प्रदान करता है।
जब मानक मोटाई पर्याप्त न हो
कुछ अनुप्रयोगों के लिए म्यान की मोटाई या वाट घनत्व संयोजन की आवश्यकता होती है जो मानक हीटर प्रदान नहीं करते हैं। ऊंचे तापमान पर अत्यधिक आक्रामक रसायन विज्ञान वाले एक टैंक को 0.8 डब्लू/सेमी² पर 3.0 मिमी म्यान की आवश्यकता हो सकती है। एक संयोजन के लिए एक बड़े सतह क्षेत्र और एक कस्टम कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है।
एक कस्टम PTFE विसर्जन हीटर कॉन्फ़िगरेशन विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए म्यान की मोटाई और वाट घनत्व को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। विनिर्देशन प्रक्रिया के लिए स्नान रसायन विज्ञान, ऑपरेटिंग तापमान, यांत्रिक जोखिम कारक और आवश्यक वाट क्षमता की आवश्यकता होती है। मांग वाले अनुप्रयोगों वाली सुविधाओं के लिए, यह दृष्टिकोण मानक उत्पाद चयन की तुलना में स्थायित्व और गर्मी हस्तांतरण को अधिक सटीक रूप से संतुलित करता है।
