Un impianto chimico doveva sostituire un riscaldatore a immersione in PTFE in un bagno di idrossido di sodio al 25% a 85 gradi. Il riscaldatore esistente si era guastato dopo soli cinque mesi di servizio-il PTFE si era deformato e si era rotto lungo l'intera sezione riscaldata. Il team di manutenzione dell'impianto sospettava che il riscaldatore fosse sottodimensionato per il servizio e funzionasse a una densità di watt troppo elevata.
La sostanza caustica concentrata a caldo è una delle sostanze chimiche più esigenti per i riscaldatori ad immersione in PTFE. A una concentrazione di 85 gradi e 25%, la sostanza caustica attacca la superficie del polimero attraverso la defluorurazione. La velocità di attacco dipende dalla temperatura superficiale. Un riscaldatore che funziona ad alta densità di watt ha una temperatura superficiale più elevata e si degrada più velocemente.
Perché il 25% di caustica a 85 gradi richiede un'ampia superficie
La densità di watt sicura per un riscaldatore a immersione in PTFE in una soluzione caustica al 25% a 85 gradi è 0,6–0,8 W/cm². Al di sopra di tale intervallo, la temperatura superficiale supera il limite di sicurezza per il polimero e la velocità di defluorurazione accelera.
La bassa densità di watt significa che è necessaria un'ampia superficie per ogni dato wattaggio. Per un servizio di 5 kW a 0,7 W/cm², la superficie richiesta è di 7.143 cm². Un riscaldatore su un lato-con un ingombro di 500 mm × 700 mm fornisce 3.500 cm²-solo la metà dell'area richiesta. Un riscaldatore su entrambi i lati-fornisce 7.000 cm², che è vicino al requisito.
| Potenza | Densità di Watt sicura | Superficie richiesta | Impronta su-lato singolo | Impronta bifacciale- |
|---|---|---|---|---|
| 3kW | 0,7 W/cm² | 4.286 cm² | 500×857 mm | 500×429 mm |
| 4kW | 0,7 W/cm² | 5.714 cm² | 500×1.143 mm | 500×571mm |
| 5kW | 0,7 W/cm² | 7.143 cm² | 600×1.190 mm | 600×595 mm |
| 6kW | 0,7 W/cm² | 8.571 cm² | 600×1.429 mm | 600×714 mm |
| 8kW | 0,7 W/cm² | 11.429 cm² | 800×1.429 mm | 800×714 mm |
Requisiti di superficie e impronta per una sostanza caustica al 25% a 85 gradi
Il tetto termico per il servizio caustico
La temperatura superficiale è la variabile di controllo. Per una sostanza caustica al 25% a 85 gradi di volume, la temperatura superficiale non deve superare i 95-100 gradi. Al di sopra di tale intervallo, la velocità di defluorurazione accelera e il PTFE si degrada rapidamente.
Per mantenere la temperatura superficiale al di sotto dei 100 gradi, la densità di watt deve essere limitata a 0,6–0,8 W/cm² in bagni moderatamente agitati. Nelle zone a flusso-basso, il limite scende a 0,5–0,6 W/cm².
Calcolo della superficie richiesta
Il fabbisogno di superficie dipende dalla potenza e dalla densità di potenza. Per un servizio di 5 kW a 0,7 W/cm², la superficie richiesta è di 7.143 cm². Un riscaldatore bifacciale-con un ingombro di 600 mm × 595 mm fornisce 7.140 cm²-quanto basta.
Se il serbatoio non può ospitare un riscaldatore bifacciale da 600 × 595 mm-, più riscaldatori più piccoli distribuiti intorno al serbatoio possono fornire la superficie richiesta mantenendo una bassa densità di watt.
Passaggi pratici di specifica per il servizio caustico caldo
Iniziare con la concentrazione e la temperatura della caustica. Concentrazioni e temperature più elevate richiedono una densità di watt inferiore. Per una sostanza caustica al 25% a 85 gradi, la densità di watt non deve superare 0,7 W/cm².
Selezionare la densità di watt dalle condizioni di flusso effettive nella posizione del riscaldatore. In un bagno moderatamente agitato sono adeguati 0,7 W/cm². In una zona a flusso-basso, declassare a 0,5–0,6 W/cm².
Calcolare la superficie richiesta dalla potenza e dalla densità di watt. Un servizio da 5 kW a 0,7 W/cm² richiede 7.143 cm². Se un singolo riscaldatore non può fornire quell'area all'interno del serbatoio, prendere in considerazione più riscaldatori distribuiti attorno al perimetro.
Verificare che la temperatura della superficie del riscaldatore rimanga inferiore a 100 gradi. Se la temperatura superficiale calcolata supera tale limite, ridurre ulteriormente la densità di watt o migliorare il flusso sulla superficie del riscaldatore.
| Concentrazione caustica | Temperatura | Densità di Watt sicura | Superficie per 5 kW | Vita utile prevista |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 gradi | 1,2–1,5 W/cm² | 3.333–4.167 cm² | 4–6 anni |
| 15% | 70 gradi | 1,0–1,2 W/cm² | 4.167–5.000 cm² | 2–4 anni |
| 20% | 80 gradi | 0,8–1,0 W/cm² | 5.000–6.250 cm² | 18-30 mesi |
| 25% | 85 gradi | 0,6–0,8 W/cm² | 6.250–8.333 cm² | 12–24 mesi |
| 30% | 90 gradi | 0,5–0,7 W/cm² | 7.143–10.000 cm² | 8-18 mesi |
Requisiti sicuri di densità di watt e area superficiale per il servizio caustico
Quando i riscaldatori standard non possono fornire la superficie richiesta
I serbatoi caustici concentrati caldi con requisiti di wattaggio elevati e spazio periferico limitato spesso non possono ospitare riscaldatori a immersione in PTFE standard alle basse densità di watt richieste dalla chimica. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con un'ampia superficie, una bassa densità di watt e una posizione di flusso-ottimizzata risolve la causa principale della carenza di superficie. Il processo di specifica richiede la concentrazione caustica, la temperatura operativa, le dimensioni del serbatoio, le condizioni di flusso e la potenza richiesta. Per le strutture con bagni caustici caldi, questo approccio specifico per l'applicazione-riduce il degrado del rivestimento e prolunga la durata di servizio del riscaldatore.
