Спеціалізований хімічний завод повідомив про незвичайний симптом: занурювальний нагрівач PTFE у в’язкому полімерному розчині видавав різкий тріск або тріск протягом першої години нагрівання-щоранку. Шум припинився, коли ванна досягла встановленого значення. Обігрівач не мав видимих пошкоджень, споживання струму було нормальним. Але шум був попереджувальним знаком-локального кипіння на поверхні нагрівача під час фази-нагрівання.
Шум пари під час-нагрівання є симптомом кипіння плівки на поверхні PTFE. Температура поверхні нагрівача достатньо висока для випаровування рідини, яка контактує з нею, але пара не може швидко вийти, оскільки рідина в’язка. Бульбашки пари різко згортаються, коли вони відриваються, створюючи лопаючий звук.
Чому в’язкі ванни створюють шум пари
У рідині з низькою в’язкістю, як-от у воді, бульбашки пари легко від’єднуються та піднімаються на поверхню. Вони тихо руйнуються в холоднішій рідині. Процес проходить плавно, без шуму.
У в’язкій рідині прикордонний шар на поверхні нагрівача товстий. Парові бульбашки, які утворюються на поверхні, не можуть легко від’єднатися, оскільки в’язка рідина чинить опір їхньому руху. Бульбашки збільшуються, перш ніж вирватися. Коли вони нарешті від’єднуються, вони швидко згортаються, і згортання створює хвилю тиску, яка чується як тріск або тріск.
| В'язкість рідини | Відрив міхура | Розмір бульбашки при відриві | Енергія колапсу | Рівень шуму |
|---|---|---|---|---|
| <10 mPa·s | легко | Маленький | Низький | Жодного |
| 10–100 мПа·с | Помірний | Помірний | Помірний | Знепритомніти |
| 100–1000 мПа·с | важко | Великий | Високий | Звуковий |
| >1000 мПа·с | Дуже важко | Дуже великий | Дуже високий | Голосно |
В'язкість і її вплив на відрив бульбашок і утворення шуму
Чому нагрівання-є найбільш вразливим етапом
Під час нагрівання-нагрівач працює на повну потужність. Температура поверхні вища, ніж під час-стаціонарної роботи, оскільки об’єм рідини холодніший, а різниця температур між нагрівачем і рідиною більша. Вища температура поверхні збільшує швидкість утворення пари.
Рідина також стає більш в’язкою під час-нагрівання. В’язкість більшості рідин зменшується з підвищенням температури. Розчин полімеру, що становить 15 000 мПа·с при 25 градусах, може бути 5000 мПа·с при 60 градусах. Під час нагрівання рідина біля нагрівача холодніша та в’язкіша, ніж у встановленому значенні. В’язка рідина затримує бульбашки пари, і шум стає голоснішим.
Чому шум пари має значення
Шум пари – це не просто роздратування. Це означає, що на поверхні нагрівача відбувається локальне кипіння. Кип’ятіння створює парову оболонку, яка ізолює поверхню. Температура поверхні різко підвищується, і PTFE руйнується швидше, ніж за нормальних умов експлуатації.
Повторне згортання бульбашок пари також створює механічне навантаження на PTFE. Хвилі тиску від колапсу стикаються з поверхнею полімеру. З часом стрес може спричинити появу тріщин і пухирів.
Запобігання шуму пари у в'язких ваннах
Найефективнішою профілактикою є зниження температури поверхні нагрівача нижче точки кипіння рідини. Це вимагає зменшення щільності ват і покращення потоку на поверхні нагрівача.
Нижча щільність ват-0,5–0,8 Вт/см² знижує температуру поверхні на 15–25 градусів порівняно з 1,0–1,2 Вт/см². Нижча температура утримує поверхню нижче точки кипіння більшості в’язких рідин.
Покращений потік на поверхні нагрівача-від едуктора, рециркуляційного насоса або механічної мішалки-зменшує товщину граничного шару та знижує температуру поверхні. Місцева швидкість 0,3–0,5 м/с достатня для запобігання шуму пари в більшості в’язких рідин.
| Захід профілактики | Вплив на температуру поверхні | Реалізація |
|---|---|---|
| Менша щільність ват, 0,5–0,8 Вт/см² | 15-25 градусів нижче | Конструкція обігрівача |
| Едуктор на обігрівач | на 20-30 градусів нижче | Невеликий насос або стиснене повітря |
| Рециркуляційний контур | 25-35 градусів нижче | Насос і трубопроводи |
| Механічне перемішування | 15-25 градусів нижче | Мішалка або мішалка |
Заходи профілактики шуму пари у в'язких ваннах
Коли шум пари вказує на проблему конструкції
Нагрівач, який видає шум пари, незважаючи на низьку щільність ват і покращений потік, вказує на те, що конструкція нагрівача не підходить для в’язкої рідини. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з ПТФЕ з дуже низькою ватною щільністю, великою площею поверхні та оптимізованим-положенням потоку усуває основну причину локального кипіння. Процес специфікації вимагає в’язкості рідини при робочій температурі, точки кипіння, положення нагрівача, умов потоку та необхідної потужності. Для установок із в’язкими технологічними рідинами цей-спеціальний підхід зменшує шум пари та подовжує термін служби нагрівача.
