Per què els escalfadors de PTFE fallen a l'instant quan el nivell de líquid baixa: entendre els danys en sec-cocció?

La destrucció brusca d'un escalfador d'immersió de PTFE és una de les coses més frustrants que poden passar en una planta de processament químic. Una vàlvula roman tancada, una bomba de circulació s'atura o un dipòsit no es reposa després de la reparació. La part de l'escalfador exposada es fa malbé irreparablement en minuts, de vegades fins i tot segons. Per a les persones que no saben gaire sobre els límits de fluoropolímers, la velocitat de fallada sembla pràcticament impossible. Per entendre per què la cocció en sec-destrueix les coses tan ràpidament, heu de mirar la mecànica tèrmica que controla la temperatura de la funda i la dissipació de la calor.

L'equilibri tèrmic quan les coses funcionen amb normalitat
Un escalfador d'immersió de PTFE funciona en equilibri tèrmic quan està submergit a l'aigua. L'element de resistència transforma l'energia elèctrica en calor. La calor es mou cap a fora a través de l'aïllament intern i la funda de PTFE, i després es mou al líquid que l'envolta per convecció.


En comparació amb l'aire, els líquids com l'aigua, els àcids i les solucions de revestiment poden retenir i moure millor la calor. Són bons per agafar calor i allunyar-lo. Per això, la temperatura de la funda es manté només una mica més alta que la temperatura del fluid. El líquid funciona com un potent dissipador de calor, evitant que la temperatura de la funda augmenti massa, fins i tot si l'element interior funciona a una temperatura considerablement més alta.

És important que se segueixi retirant la calor. L'escalfador es va fer amb la idea que el refredament líquid reduiria la seva densitat de watts, o la quantitat de calor que produeix per peu quadrat de superfície.

Què passa quan s'asseca-foc
Quan una part o la totalitat de l'escalfador encara està encès i exposat a l'aire, es diu que està disparant en sec-. Quan el líquid deixa de tocar la superfície de la funda, l'ambient de temperatura canvia molt.

En comparació amb els líquids, l'aire no transporta molt bé la calor i no aguanta gaire la calor. La convecció a l'aire no funciona tan bé per desfer-se de la calor. La calor no té on anar si la mateixa quantitat d'electricitat continua arribant a l'element. El ritme al qual es fa calor es manté igual, mentre que el ritme al qual s'elimina la calor disminueix.

Aquest desajust fa que el sistema s'escalfi ràpidament i s'escapi tèrmic. La temperatura de la funda comença a augmentar immediatament. A la vida real, un escalfador de PTFE totalment alimentat i a l'aire pot arribar a temperatures perilloses en menys de 60 segons-molt més ràpid del que podríeu pensar.

El PTFE té un límit de temperatura de servei continu que sol estar entre 200 i 260 graus centígrads, depenent de la formulació. Anar per sobre d'aquest rang comença a trencar el material.

Augment de la temperatura de la funda i progressió del fracàs
La part exposada de la funda de PTFE s'escalfa bastant a mesura que continua la-cocció en sec. La part interior es pot escalfar bastant, però la part exterior ja no es refreda pel líquid.

El mode de fallada sol passar per una sèrie de passos:

Suavització: a mesura que la temperatura s'acosta al límit màxim, el PTFE comença a perdre la seva resistència mecànica.

Butllofes: quan alguna cosa s'escalfa massa en un punt, pot fer que el gas s'expandeixi a l'interior o se separen entre capes, cosa que fa que es puguin veure bombolles o butllofes.

Esquerdament o trencament: la funda suavitzada s'esquerda a mesura que se sotmet a més estrès tèrmic.

Exposició de parts internes: quan la barrera de PTFE es trenca, l'aïllament intern i l'element de resistència estan exposats a l'aire i possiblement a les restes de líquid. Això pot provocar un curtcircuit elèctric o un esgotament catastròfic.

Els escalfadors-de revestiment metàl·lic de vegades poden suportar períodes curts d'exposició a la sec, ja que poden suportar temperatures més altes. El PTFE, en canvi, no té aquesta capacitat. L'acer inoxidable i altres metalls poden suportar temperatures superficials molt més grans sense trencar-se. La força del PTFE prové de la seva capacitat de resistir productes químics, no de la seva capacitat de suportar temperatures molt altes.

Per què el fracàs pot passar de manera ràpida i silenciosa
Molta gent pensa que un escalfador que s'hagi encès en sec-emetaria fum, olor o altres indicacions aparents d'advertència abans que s'avaria. Quan falla el PTFE, pot ser bastant silenciós. La part que està exposada pot escalfar-se massa a l'interior abans que apareguin cap senyal visible a l'exterior.

Com que l'escalfador es manté carregat elèctricament, no hi ha cap interrupció sobtada tret que s'apagui un dispositiu de seguretat. El dany permanent ja s'ha produït quan es pot veure la deformitat.

Per tant, la cocció en sec-és una de les maneres més perjudicials i ràpides perquè els sistemes de calefacció de fluoropolímer fallin.

Trobar danys causats per-un tret sec
La identificació del mode de fallada dels escalfadors de PTFE-sec en general mostra patrons visuals clars. Els danys localitzats just a l'antiga línia de líquid és la indicació més freqüent. La part que està sota l'aigua encara està en bon estat, mentre que la part que està a sobre de l'aigua ha canviat de color, s'ha ampollat ​​o ha canviat de forma.

En situacions molt dolentes, tota la zona exposada es pot fondre o dividir. La línia entre seccions no danyades i danyades sovint s'alinea perfectament amb el nivell del líquid en el moment de la fallada.

Altres signes són:

Seccions de la beina doblegades o trencades

Esquerdes o carbonització que es poden veure

La zona afectada té una avaria total de l'electricitat.

Com que els-danys en sec només afecten una regió petita, l'escalfador pot tenir una clara diferència entre les parts que encara funcionen i les que estan trencades.

Només la prevenció funciona com a estratègia
La cocció-sec és la manera més ràpida de trencar un escalfador d'immersió de PTFE. És fàcil d'entendre la física: la creació contínua de calor elèctrica i molt poca eliminació de calor fan que la funda es sobreescalfi ràpidament i es trenqui.

Quan alguna cosa s'escalfa massa, comença a trencar-se ràpidament i no es pot arreglar. Normalment, la reparació no és possible ja que la integritat química i elèctrica s'ha destruït.

Conèixer aquesta debilitat mostra com d'important és disposar de mecanismes fiables per protegir els nivells de líquids. És molt millor evitar que la gent estigui exposada que tractar de fer front a un funcionament sec curt.

Ara que sabem com de ràpid es produeix el sobreescalfament, podem passar al següent pas important d'enginyeria: instal·lar controls de nivell de líquid i enclavaments fiables per assegurar-nos que el foc en sec-no torni a passar mai més.