Πώς λειτουργούν οι θερμαντήρες PTFE σε λουτρά ηλεκτροστίλβωσης για ανοξείδωτο χάλυβα;

Ο ανοξείδωτος χάλυβας λειαίνεται σε μια εκθαμβωτική, ανθεκτική στη διάβρωση-γυαλάδα με ηλεκτροστίλβωση, μια διαδικασία που περιλαμβάνει βύθιση σε ένα καυτό, παχύρρευστο λουτρό οξέος. Το PTFE είναι ένα από τα λίγα θερμαντικά υλικά που μπορούν να θερμάνουν ομοιόμορφα αυτό το έντονο μείγμα φωσφορικού και θειικού οξέος, χωρίς μόλυνση. Ο συνδυασμός θερμαντήρα PTFE και μπανιέρας ηλεκτροστίλβωσης έχει γίνει η τυπική επιλογή για τις εργασίες φινιρίσματος επιφανειών όταν η χημική αδράνεια και η καθαριότητα είναι αδιαπραγμάτευτες.

Περιβάλλον Μπάνιου για Ηλεκτρόστρωση
Η ηλεκτροστίλβωση του ανοξείδωτου χάλυβα πραγματοποιείται συνήθως σε ένα θερμαινόμενο συνδυασμό 40 έως 70 τοις εκατό φωσφορικού οξέος (H3PO4) και 10 έως 30 τοις εκατό θειικού οξέος (H2SO4) με μικροσκοπικές προσθήκες προσθέτων, όπως χρωμικό οξύ ή οργανικές επιφανειοδραστικές ουσίες, σε ορισμένες μορφές. Το λουτρό λειτουργεί μεταξύ 60 και 80 μοιρών -αρκετά ζεστό για να μειώσει το ιξώδες και να προωθήσει την ιοντική αγωγιμότητα, αλλά πολύ κάτω από το σημείο βρασμού των οξέων.

Σε αυτές τις θερμοκρασίες το λουτρό είναι πηχτό και σιροπιασμένο, με ιξώδες πολλαπλάσιο από αυτό του νερού. Ένα τέτοιο υψηλό ιξώδες φέρνει μοναδικά προβλήματα θέρμανσης. Ο ρυθμός μετάδοσης θερμότητας από τον θερμαντήρα εμβάπτισης στο όξινο διάλυμα είναι χαμηλότερος από αυτόν στα υδατικά λουτρά επιμετάλλωσης και οι ζώνες στασιμότητας τείνουν να σχηματίζονται στις επιφάνειες του θερμαντήρα εκτός εάν χρησιμοποιείται ενεργή ανάδευση.

Γιατί το PTFE είναι καλύτερο από τη θέρμανση με μεταλλική θήκη
Τα λουτρά ηλεκτροστίλβωσης μπορούν γρήγορα να καταστρέψουν ή να μολύνουν τις παραδοσιακές θερμάστρες εμβάπτισης με μεταλλικά περιβλήματα από χάλυβα, τιτάνιο ή κράμα. Το φωσφορικό και το θειικό οξύ προσβάλλουν τα περισσότερα μέταλλα στους 60-80 βαθμούς. Το τιτάνιο θα παραμείνει καθαρό θειικό οξύ σε ορισμένες περιπτώσεις, αλλά θα προσβληθεί από συμπυκνωμένα μίγματα φωσφορικού οξέος. Πιο σημαντικά, οποιαδήποτε μεταλλική διάβρωση απελευθερώνει ιόντα στο λουτρό. Ιόντα σιδήρου, νίκελ, χρωμίου ή τιτανίου. Αυτά παγιδεύονται στο ηλεκτρογυαλισμένο στρώμα και προκαλούν επιφανειακά ελαττώματα, θαμπά μπαλώματα ή κοιλώματα.

Οι θερμαντήρες εμβάπτισης από PTFE (πολυτετραφθοροαιθυλένιο) λύνουν και τις δύο αυτές ανησυχίες. Το υλικό είναι πλήρως ανθεκτικό στα φωσφορικά και θειικά οξέα σε όλο το φάσμα των θερμοκρασιών λειτουργίας. Δεν υπάρχει καμία χημική αντίδραση και δεν υπάρχει έκπλυση μεταλλικών ιόντων. Επίσης, η αντικολλητική επιφάνεια του PTFE εμποδίζει το παχύρρευστο, σιροπιασμένο οξύ να κολλήσει ή να ψηθεί στη θήκη του θερμαντήρα. Αυτή η λειτουργία αυτο-καθαρισμού επιτρέπει τη σταθεροποίηση της απόδοσης μεταφοράς θερμότητας σε διάστημα μηνών για συνεχή λειτουργία.

Στην πράξη, μια διάταξη λουτρού ηλεκτροστίλβωσης θερμαντήρα PTFE λειτουργεί χιλιάδες ώρες χωρίς αισθητή υποβάθμιση του υλικού του περιβλήματος. Η μόνη φθορά που παρατηρείται σε πρακτικές εγκαταστάσεις είναι η ελαφριά τριβή από το χειρισμό ή από στερεά σωματίδια που αιωρούνται σε πολύ χρησιμοποιούμενες μπανιέρες.

Θέματα θερμικής απόδοσης
Η μέγιστη θερμοκρασία συνεχούς λειτουργίας του PTFE είναι περίπου 110 μοίρες, πολύ πάνω από το ανώτερο όριο των 80 μοιρών των λουτρών ηλεκτροστίλβωσης. Έτσι ο θερμαντήρας είναι απαλλαγμένος από θερμική καταπόνηση. Ωστόσο, το υψηλό ιξώδες του λουτρού απαιτεί προσεκτική εξέταση της πυκνότητας watt και της κίνησης του ρευστού.

Η συνιστώμενη πυκνότητα watt για θερμαντήρες PTFE σε λουτρά ηλεκτροστίλβωσης είναι Μικρότερη ή ίση με 1,2 W/cm2. Συχνά, χρησιμοποιείται ένα πιο συντηρητικό 1,0 W/cm2. Αυτό είναι κάτω από το επιτρεπόμενο 1,5 W/cm2 για καλά-αναδευόμενα υδατικά διαλύματα. Υπάρχουν δύο λόγοι:

Για τα παχύρρευστα ρευστά, οι συντελεστές μεταφοράς θερμότητας είναι χαμηλότεροι, λόγω των οποίων η θερμότητα εκκενώνεται από το περίβλημα με πιο αργό ρυθμό.

Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε διάσπαση του οξέος ή τοπικό βρασμό της περιεκτικότητας σε νερό που έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό φυσαλίδων στο περίβλημα που επηρεάζει περαιτέρω τη μεταφορά θερμότητας.

Απαιτείται ανάδευση για να επιτευχθεί ομοιόμορφη θερμοκρασία μπάνιου και να αποφευχθούν τα καυτά μπαλώματα. Συχνά είναι η μηχανική ανάμειξη, οι αναδευτήρες που τοποθετούνται στον πυθμένα ή οι αντλίες ανακυκλοφορίας. Συχνά αποφεύγεται η εκτόξευση αέρα καθώς εισάγει οξυγόνο και υγρασία που μπορούν να αλλάξουν τη χημεία των ηλεκτρολυτών.