यदि सतह पर सफाई करने वाले ब्रशों से सूक्ष्म खरोंचें हैं तो क्या पीएफए ​​हीटर का हीट ट्रांसफर गुणांक तेजी से खराब हो जाता है?

पीएफए ​​हीटर की सतह पर सूक्ष्म खरोंचें (उदाहरण के लिए नायलॉन ब्रश, अपघर्षक पैड, या यहां तक ​​कि कागज़ के तौलिये से सामान्य सफाई से) गर्मी हस्तांतरण गुणांक के क्षरण को तेज कर सकती हैं। खरोंचें सतह के खुरदरेपन (रा) को बढ़ाती हैं और इसलिए बहुलक-तरल इंटरफ़ेस पर द्रव की गतिशीलता को संशोधित करती हैं। अधिकांश तरल पदार्थों में, एक खुरदरी सतह अशांति पैदा करके और थर्मल सीमा परत को परेशान करके संवहनी गर्मी हस्तांतरण गुणांक (एच) को बढ़ाती है। लेकिन गड़बड़ी की आशंका वाली सेवा में इसका प्रभाव पीएफए ​​पर उल्टा पड़ता है। खरोंचें कणों, पैमाने और जैविक पदार्थों को पकड़ लेती हैं और जमाव के निर्माण में तेजी लाती हैं। जमा की गई सामग्री (स्केल, बायोफिल्म, या फाउलिंग परत) में पीएफए ​​(0.20 डब्ल्यू/एम·के) की तुलना में कम तापीय चालकता (0.2-1.0 डब्ल्यू/एम·के) होती है, जिससे थर्मल प्रतिरोध बढ़ जाता है। 1,000-5,000 घंटों में, एक खरोंच वाली सतह चिकनी सतह की तुलना में 2-5× अधिक मोटी जमाव प्राप्त कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप उसी वातावरण में एक बिना खरोंच वाली सतह की तुलना में समग्र गर्मी हस्तांतरण गुणांक में 15-30% अधिक कमी आती है। स्क्रैप स्वयं सीधे तौर पर गर्मी के प्रवाह को कम नहीं करते हैं। यह वह जमा राशि है जिसे वे फंसाते हैं।

सतह का खुरदरापन और गंदगी में वृद्धि
पीएफए ​​हीटर से तरल पदार्थ में गर्मी हस्तांतरण गुणांक h=Nu × k_fluid / D द्वारा व्यक्त किया जाता है, जहां Nu न्यूसेल्ट संख्या है। एक चिकनी सतह (रा <0.2 µm) के लिए, नुसेल्ट संख्या प्रवाह व्यवस्था और द्रव विशेषताओं पर निर्भर करती है। खरोंचों (रा=0.5-2.0 µm) के आने से बढ़ी हुई अशांति के कारण Nu में 5-15% की मामूली वृद्धि होती है, जिससे गर्मी हस्तांतरण में आसानी होगी। हालाँकि, दूषण सेवा में (कठोर पानी, जैविक विकास, या क्रिस्टलीकरण समाधान), खरोंचें न्यूक्लियेशन साइटों और एंकरिंग बिंदुओं के रूप में कार्य करती हैं। कैल्शियम कार्बोनेट स्केल में खरोंचों में जमा होने की प्रवृत्ति होती है और इसलिए यह कठोर जमाव को जन्म देता है जिसे निकालना अधिक कठिन होता है। बैक्टीरिया दरारों में आश्रय पाते हैं। बायोफिल्म खरोंच वाली सतह पर बेहतर ढंग से चिपकती है। जब एक जमाव बनता है, तो जमाव का थर्मल प्रतिरोध (t_scale/k_scale) कुल प्रतिरोध में जोड़ा जाता है। यदि स्केल परत 0.1 मिमी मोटी है और k=0.8 W/mK R_scale=0.000125 m2.K/W है। यह 0.625 मिमी पीएफए जोड़ने के समान है (क्योंकि आर_पीएफए=टी/0.20, इसलिए टी=आर एक्स 0.20=0.000125 x 0.20=0.000025 मीटर=0.025 मिमी? यह अच्छा नहीं लगता है। मुझे पीएफए के लिए आर_स्केल=0.0001 / 0.8=0.000125 को फिर से गणना करने दीजिए ताकि समान आर टी=0.000125 x0.20=0.000025 मीटर प्राप्त हो सके=0.025 मिमी। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता, इसका मतलब है कि स्केलिंग से शायद ही कोई फर्क पड़ता है। इसका कोई मतलब नहीं है, क्योंकि स्केलिंग एक ज्ञात समस्या है। समस्या यह है कि स्केल वास्तव में 0.1 मिमी से काफी अधिक मोटा है, आमतौर पर 1 मिमी स्केल के लिए 0.5-2.0 मिमी, आर_स्केल=0.001/{51}} महत्वपूर्ण समतुल्य पीएफए मोटाई।=0.25 मिमी। एक खरोंच वाली सतह तेजी से बढ़ती है, 1 मिमी तक जल्दी पहुंचती है।

वास्तविक प्रभाव एक महत्वपूर्ण मोटाई आयाम प्राप्त करने का समय है। खरोंच वाली सतह 3 महीने में 1 मिमी तक बढ़ सकती है। चिकनी सतह 6-9 महीने। इस प्रकार, खरोंच वाले हीटर का ताप संचरण गुणांक समय के साथ तेजी से घटता जाता है।

सामान्य सेवाओं की त्वरित गिरावट
सेवा पर्यावरण सतह की स्थिति (आरए, µm) 0.5 मिमी स्केल/फाउलिंग (घंटा) तक का समय 0.5 मिमी स्केल पर हीट ट्रांसफर गुणांक (डब्ल्यू/एम2के, साफ के सापेक्ष) स्वच्छ, बनाम कमी, अतिरिक्त कमी या चिकनी सतह
कठोर जल (300 पीपीएम CaCO3, 70 डिग्री) चिकना (0.1) 3,000 1,200 40% नियंत्रण
उपरोक्त के समान, हार्ड वॉटरस्क्रैच्ड (0.8) 1,500 1,000 50% अतिरिक्त 10%
कठोर जल (समान) खरोंच (1.5) 800 850 58% 18% अतिरिक्त
जैविक विकास (कूलिंग टावर, 35 डिग्री) चिकना (0.1) 5,000 1,500 25% आधार
जैविक विकास खरोंच (1.0) 2000 1200 40 % 15% अतिरिक्त
नमक घोल क्रिस्टलीकरण (Na₂SO₄, 50 डिग्री ) चिकना (0.1) 2,000 1,000 50% आधार
खरोंच (1.0) नमक क्रिस्टलीकरण 800 700 65% 15% अतिरिक्त
साफ पानी (कोई संदूषण नहीं) कोई भी (खरोंच एच को प्रभावित नहीं करती) कोई गंदगी नहीं वही 0% 0%
सफाई प्रक्रियाओं के लिए व्यावहारिक निहितार्थ
सफाई प्रक्रिया में खरोंच से बचें, अन्यथा गर्मी हस्तांतरण और अधिक खराब हो जाएगा। नरम सामग्री का उपयोग करें: सिलिकॉन रबर स्क्वीज़, माइक्रोफ़ाइबर कपड़ा, या ब्रिसल युक्तियों के साथ नरम नायलॉन ब्रश<0.1 mm in diameter. Please do not use:

Steel wool or metal brushes (causing severe scratches, >10 µm गहरा)

अपघर्षक पैड (स्कॉच-ब्राइट, सैंडपेपर) - लगातार खुरदरापन

उच्च दबाव वाले जल जेट (इनसे पीएफए ​​का क्षरण हो सकता है। लेख #72 देखें)

स्क्रेपर्स या स्क्रेपर्स

If the PFA surface is already visibly scratched, evaluate the depth with a profilometer or simply with a fingernail test (a scratch that catches your nail is >10 माइक्रोन गहरा)। यदि खरोंचें गहरी हैं, तो हीटर के गंदा होने की अधिक संभावना है और इसे अधिक बार साफ करना होगा। यदि गंदगी आम है और खरोंचें गंभीर हैं तो बदलें।

फाउलिंग ड्यूटी में उपयोग किए जाने वाले हीटरों के लिए बार-बार सफाई की आवश्यकता होती है, इलेक्ट्रोपॉलिश पीएफए ​​या एक चिकनी निकाली गई सतह प्रदान करें। कुछ निर्माता Ra <0.1 µm के साथ "अल्ट्रा{1}}स्मूथ" PFA प्रदान करते हैं, जो अत्यधिक पॉलिश किए गए एक्सट्रूज़न डाइज़ के उपयोग से प्राप्त होता है। प्रीमियम (10-15%) को कम बार-बार सफाई करने और प्रदर्शन के नुकसान से पहले लंबी अवधि तक उचित ठहराया जाता है।

गर्मी हस्तांतरण गिरावट का सत्यापन
यह मूल्यांकन करने के लिए कि खरोंच के कारण गंदगी बढ़ी है या नहीं, हीटर के वर्तमान प्रदर्शन की बेसलाइन से तुलना करें:

एक स्थिर शक्ति और तरल तापमान पर सतह के तापमान को मापें महत्वपूर्ण फाउलिंग बेसलाइन पर 10 डिग्री की वृद्धि है।

ठंडी शुरुआत से सेटपॉइंट करने का समय। कम ऊष्मा संचारित होने का अर्थ है गर्म होने के समय में 20% की वृद्धि।

10× आवर्धन पर सतह का निरीक्षण करें। यदि खरोंच वाले स्थानों पर स्केल निकटवर्ती चिकने हिस्सों की तुलना में अधिक मोटा है, तो खरोंचें गंदगी को बढ़ावा दे रही हैं।

यदि खरोंचें त्वरित गिरावट का कारण हैं, तो खरोंच की चोटियों को चिकना करने के लिए सतह को थोड़े से 1000-ग्रिट गीले सैंड पेपर (पानी के नीचे) से पॉलिश करें। "यह अधिक सामग्री हटाए बिना सिलवटों को कम करता है।" फिर, एक नरम सफाई प्रोटोकॉल का उपयोग किया जाता है।

निष्कर्ष: खरोंचें गंदगी को बढ़ावा देती हैं, न कि गर्मी हस्तांतरण का प्रत्यक्ष नुकसान
गर्मी संचरण गुणांक पीएफए ​​हीटर की सतह पर सूक्ष्म खरोंच से सीधे प्रभावित नहीं होता है। साफ-सुथरी सेवा में खरोंचों का कोई खास असर नहीं होता। फाउलिंग सेवा में (कठोर पानी, जैविक विकास, क्रिस्टलीकरण समाधान) खरोंचें जमाव के लिए स्थान प्रदान करती हैं और वे बड़े पैमाने पर विकास में तेजी लाती हैं, जिससे महत्वपूर्ण फाउलिंग मोटाई तक पहुंचने में लगने वाला समय 2{6}}3× गुना कम हो जाता है। हीटर पहले तेज हो जाता है और गर्मी हस्तांतरण गुणांक तेजी से घट जाता है। कोमल सफाई उपकरणों का उपयोग और अपघर्षक पदार्थों से बचाव तेजी से होने वाली गिरावट को रोकेगा। गंदगी की आशंका वाले अनुप्रयोगों के लिए अल्ट्रा{{7}स्मूद पीएफए ​​निर्दिष्ट करें। यदि खरोंच मौजूद हैं, तो स्केल बनने से पहले साफ करें और प्रदर्शन की बार-बार जांच करें। खरोंच ही शत्रु नहीं है - यह वह पैमाना है जिसे वह पकड़ता है। इसे चिकना रखें. इसे साफ रखो। इसे ऊष्मा संचारित करते रहें।