Radionica za završnu obradu metala izvukla je PTFE uronjeni grijač iz spremnika za alkalno čišćenje nakon šest mjeseci rada. Površina omotača pokazala je traku obezbojenog PTFE-a s mjehurićima duž gornjeg dijela grijanog dijela. Donji dio je bio u dobrom stanju. Spremnik je imao postojan sloj pjene na svojoj površini, a mjehurići pjene nakupili su se na gornjem dijelu grijača, stvarajući pokrivač -bogat parom koji je sprječavao dodir s tekućinom na površini.
Pokrivanje pjenom je stanje kada stabilni sloj pjene prekriva dio ili cijelu površinu grijanja. Pjena je mješavina plina i tekućine, s visokim udjelom plina. Plinska frakcija ima puno nižu toplinsku vodljivost od tekućine, pa pjena djeluje kao izolacijski pokrivač. Površina grijača ispod pjene je toplija od površine u kontaktu s tekućinom.
Zašto se pjena formira i stabilizira u kupkama s surfaktantima
Pjena nastaje kada se stvore mjehurići plina u tekućini koja sadrži površinski-aktivne tvari. U kupkama za čišćenje, površinski aktivne tvari su namjerni dodaci koji pomažu u uklanjanju ulja i prljavštine. Surfaktanti također stabiliziraju pjenu, čineći je postojanom umjesto da se brzo lomi.
Pjena se diže na površinu i nakuplja. U spremniku s miješanjem pjena se neprekidno stvara. Sloj pjene može postati debeo-50 do 100 mm-i može postojati satima.
Pjena također prianja na površine. Površina grijača, osobito ako je vruća, osigurava mjesta nukleacije za pričvršćivanje mjehurića. Mjehurići se nakupljaju i spajaju u sloj pjene na površini grijača.
| Koncentracija surfaktanta | Stopa uznemirenosti | Visina pjene | Postojanost pjene | Rizik od pokrivanja grijača |
|---|---|---|---|---|
| <0.5% | Niska | <10 mm | Kratak | Niska |
| 0.5–1.0% | Umjereno | 10–30 mm | Umjereno | Umjereno |
| 1.0–2.0% | visoko | 30–60 mm | dugo | visoko |
| >2.0% | visoko | >60 mm | Jako dugo | Vrlo visoko |
Stvaranje pjene i rizik od pokrivanja grijača u kupkama s površinski aktivnim tvarima
Zašto pokrivanje pjenom uzrokuje pregrijavanje
Sloj pjene na površini grijača ima 5-20 puta nižu toplinsku vodljivost od tekućine. Toplina koju stvara grijač ne može pobjeći kroz pjenu jednako učinkovito kao što može kroz tekućinu. Temperatura površine grijača raste.
Za grijač koji radi na 1,2 W/cm², sloj pjene od 20 mm može povećati temperaturu površine za 15-25 stupnjeva. Viša temperatura ubrzava degradaciju PTFE-a, taloženje kamenca i prodiranje. Područje-prekriveno pjenom postaje prvi dio grijača koji se pokvari.
Pjena također smanjuje ovlaženu površinu grijača. Ako pjena prekriva gornjih 30% grijača, samo 70% površine grijača je u kontaktu s tekućinom. Efektivna površina se smanjuje, a gustoća vata na navlaženom području se povećava. Veća gustoća vata dodatno podiže površinsku temperaturu.
Kako se prekrivanje pjenom razlikuje od su-osušivanja
Do-isušivanja dolazi kada razina tekućine padne ispod vrha grijača, a izloženi dio je u kontaktu sa zrakom. Pokrivanje pjene događa se kada je razina tekućine iznad grijača, ali sloj pjene istiskuje tekućinu i stvara zonu -bogatu parom.
Toplinski učinak je sličan-površina se pregrijava. Ali uzrok je drugačiji. Isu-je problem kontrole razine. Pokrivanje pjenom je problem kontrole pjene.
Sprječavanje pokrivanja pjenom
Najučinkovitija prevencija je suzbijanje pjene. To znači smanjenje koncentracije surfaktanta, uklanjanje kontaminanata koji stabiliziraju pjenu ili dodavanje sredstva protiv pjenjenja.
Smanjenje koncentracije surfaktanta smanjuje brzinu stvaranja pjene. Koncentraciju surfaktanta treba održavati na minimalnoj razini potrebnoj za učinkovito čišćenje.
Uklanjanje onečišćenja ulja i zemlje smanjuje stabilnost pjene. Kontaminanti djeluju kao stabilizatori pjene. Redovitim brisanjem ili filtracijom uklanjaju se iz kupke.
Dodavanje sredstva protiv pjenjenja razbija pjenu. Antipjeni-na bazi silikona su učinkoviti, ali mogu zagaditi kadu. Ne-silikonska sredstva protiv pjenjenja dostupna su za primjene u kojima je kontaminacija silikonom problem.
| Mjera prevencije | Učinak na pjenu | Provedba | Utjecaj na proces |
|---|---|---|---|
| Smanjite surfaktant | Manje stvaranje pjene | Kontrola kemije kupatila | Može smanjiti čišćenje |
| Uklonite kontaminante | Niža stabilnost pjene | Skimiranje ili filtracija | Nijedan |
| Sredstvo protiv pjenjenja | Razbija pjenu | Kemijski dodatak | Potencijalna kontaminacija |
| Mehanički razbijač pjene | Uklanja pjenu | Montaža opreme | Nijedan |
Mjere prevencije za pokrivanje pjenom u kupkama s površinski aktivnim tvarima
Kada prekrivanje pjenom ukazuje na problem dizajna
Grijač koji trpi stvaranje pjene unatoč kontroli pjene ukazuje na to da položaj grijača ili dizajn spremnika potiču nakupljanje pjene na površini. Prilagođena konfiguracija PTFE uronjenog grijača s položajem koji odbacuje pjenu, nižom gustoćom u vatima i rasporedom-optimiziranim protokom rješava glavni uzrok pjenastog pokrivača. Proces specifikacije zahtijeva kemijski sastav kupke, koncentraciju površinski aktivne tvari, metodu miješanja i potrebnu snagu u vatima. Za objekte s pjenastim kupkama, ovaj-pristup specifičan za primjenu smanjuje-pregrijavanje uzrokovano pjenom i produljuje vijek trajanja grijača.
