Eyðingarvandamálið
Súr koparhúðunarböð innihalda lífræn aukefni-björuefni, sléttunarefni og bleytaefni-sem eru nauðsynleg til að mynda sléttar, bjartar útfellingar. Þessi aukefni eru hitaviðkvæm. Niðurbrot þeirra hraðar hratt yfir 50 gráður. Samt hefur gufu-hitaða dýfingarspólan sem heldur baðinu við 25-30 gráðu hitastig rörveggsins mun hærra, venjulega 80-100 gráður fyrir málmspólu.
Hver lítri af baði sem streymir framhjá heitu málmspóluyfirborðinu upplifir hitapúls sem eyðileggur brot af aukefnainnihaldi þess. Aukefnin brotna niður í olíukenndar leifar sem menga baðið og verður að fjarlægja með kolefnismeðferð. Stöðug eyðileggingin krefst stöðugrar áfyllingar á aukefni, eykur efnakostnað og skapar viðhaldsbyrði.
PTFE varmaskiptir starfar með verulega lægri ytri vegghita en málmskipti við sama gufuþrýsting. Lægri vegghiti dregur úr hraða varma niðurbrots aukefna, lengir líftíma aukefna og dregur úr efnanotkun.
Vegghitamunurinn
Ytri vegghitastig gufu-hitaðrar dýfingarspólu er ákvarðað af gufumettunarhitastigi, varmaflutningsstuðli á vinnsluhliðinni og hitaleiðni rörveggsins. Í málmspólu er hitaviðnám rörveggsins hverfandi. Ytra yfirborðshiti nálgast innri gufuhitastig, aðeins stjórnað af ferli-hliðarfilmustuðlinum. Fyrir 3 barg gufu við 143 gráður í súru koparbaði við 25 gráður, er ytri vegghiti málmrörsins um það bil 80-95 gráður.
Í PTFE spólu er hitaviðnám rörveggsins verulegt. Hitastigið lækkar um 20-30 gráður yfir 1,0 mm PTFE vegginn. Ytra yfirborðshitastig fyrir sama gufuþrýsting og baðaðstæður er um það bil 55-65 gráður - sem er 20-35 gráðu lækkun frá málmijafngildinu.
Þessi 20-35 gráðu lækkun setur PTFE vegghitastigið miklu nær baðhitanum og lengra frá niðurbrotsþröskuldi aukefna. Hraði varmaaukefnaeyðingar, sem fylgir Arrhenius-hreyfifræði með virkjunarorku sem er um það bil 50-80 kJ/mól, minnkar um 50-80% miðað við málmspóluna.
| Hitafæribreyta | Ryðfrítt stál spóla | Títan spólu | PTFE varmaskipti |
|---|---|---|---|
| Gufumettunarhitastig við 3 barg (gráður) | 143 | 143 | 143 |
| Varmaleiðni rörveggs (W/m·K) | 16 | 22 | 0.25 |
| Hitafall yfir rörvegg (gráða) | < 2 | < 1 | 20-30 |
| Ytri vegghiti (gráða) | 80-95 | 85-98 | 55-65 |
| Hlutfallslegt niðurbrotshraði aukefna | 1.0 (grunnlína) | 0.9-1.1 | 0.2-0.5 |
| Árleg neysla á bjartefni (hlutfallsleg) | 1.0 | 0.95 | 0.4-0.6 |
The Additive Life Extension
Minni niðurbrotshraði aukefna lengir endingartíma hvers bjartari og jafningarefnis. Styrkur aukefna í baðinu helst stöðugri með tímanum. Tíðni kolefnismeðferðar til að fjarlægja niðurbrotsefni minnkar. Baðið virkar nær besta aukefnajafnvægi sínu fyrir stærra hluta af endingartíma þess.
Efnahagslegur ávinningur felur í sér minni kaup á aukefnum-yfirleitt stærsti efnakostnaður við sýru koparhúðun-og minni kostnaður við kolefnismeðferð. Fyrir há-magn sýru koparhúðun línu getur árleg lækkun efnakostnaðar frá PTFE umbreytingu farið yfir $15.000-$30.000 á tank.
Ávinningurinn af ferlinu er ekki síður mikilvægur. Stöðugari styrkur aukefna framkallar stöðugri útfellingareiginleika-birtu, sveigjanleika og jöfnun. Minnkun á uppsöfnun niðurbrotsafurða dregur úr hættu á útfellingargöllum sem valda höfnun og endurvinnslu.
Aukaafurðaminnkunin
Þegar lífræn aukefni brotna niður á heitu málmyfirborði eru niðurbrotsafurðirnar olíukenndar leifar, lífrænar sýrur og fjölliða tegundir. Þessar aukaafurðir trufla málningarferlið. Feita leifar mynda yfirborðsfilmu sem veldur gryfjum. Lífrænar sýrur breyta pH-gildi baðsins. Fjölliða tegundir fella inn í útfellinguna og draga úr sveigjanleika.
Lægri vegghiti PTFE dregur ekki aðeins úr heildarmagni niðurbrotsefna heldur færir niðurbrotsferlið einnig til. Við lægra hitastig ganga aukefnin undir minna fullkomið niðurbrot og framleiða færri skaðlegustu aukaafurðirnar. Niðurbrotsefnin sem myndast eru líklegri til að vera rokgjörn og komast út úr baðinu, frekar en að safnast fyrir sem ó-rokgjarnar leifar.
Samantekt
PTFE varmaskiptir dregur úr varma niðurbroti lífrænna aukefna í sýru koparhúðun með því að vinna með ytri vegghita sem er 20-35 gráður lægri en málmígildi. Lægri vegghiti, afleiðing af hitaþoli PTFE, dregur úr niðurbrotshraða aukefna um 50-80%. Aukaefnaneysla minnkar, tíðni kolefnismeðferðar minnkar og gæði innstæðunnar verða stöðugri. Árlegur efnakostnaðarsparnaður vegna lengri endingartíma aukefna er mikilvægur þáttur í viðskiptatilvikinu um PTFE umbreytingu.
Verkfræðiaðstoð fyrir PTFE-varmaskiptaforskriftir í aukefnis-næmum húðunarböðum er fáanlegur þegar framvísað er efnafræði baðs, vinnsluhita, núverandi aukefnanotkunarhlutfalli og gufuþrýstingi.
