V visoko{0}}posodah za razgradnjo (npr. kislinska razgradnja za elementno analizo, hidrotermalna sinteza) je največji dovoljeni tlak za PFA-inkapsulirani grelec pri 200 stopinjah 2–3 bare (30–45 psi) za 2 mm debelino stene. To je daleč pod 30–100 bari, značilnimi za prebavne posode. Omejitveni dejavnik je protilomna trdnost PFA pri 200 stopinjah, ki pade na 3–5 MPa. Uporaba formule za tanko{18}}tlačno posodo σ=P × D / (2 × t), z D=25 mm, t=2 mm, σ=5 MPa, P=2 × 5 × 2 / 25=0.8 MPa=8 bar (teoretično). Vendar lezenje zmanjša dovoljeni tlak za 50–75 % za dolgo-delovanje (1,000+ ure). Varen delovni tlak je 2–3 bare. Za tipične digestivne posode, ki delujejo pri 50–100 barih, grelnikov PFA ni mogoče uporabiti neposredno. Namesto tega uporabite zunanje gretje (plašč, pečica) ali izolirajte grelec v območju z nizkim-tlakom (npr. stransko orožje s tlačno pregrado). Tlak v grelniku PFA nikoli ne dvignite nad 5 barov pri 200 stopinjah.
Tlačne meje pri povišani temperaturi
PFA hitro izgubi mehansko trdnost nad 150 stopinj. Pri 200 stopinjah je natezna trdnost 6–8 MPa (kratkotrajna), pretrgalna trdnost pri lezenju pri 1000 urah pa le 2–4 MPa. Načrtovana napetost za neprekinjeno delovanje mora biti manjša ali enaka 1,5 MPa. Z uporabo formule P=2 × σ × t / D:
| PFA stena (mm) | Projektna napetost (MPa) pri 200 stopinjah | OD cevi (mm) | Največji tlak (bar) | Varen delovni tlak (bar) | Aplikacija |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.5 | 1.5 | 25 | 1.8 | 1.0 | Zelo nizek pritisk |
| 2.0 | 1.5 | 25 | 2.4 | 1.5 | Nizek pritisk |
| 2.5 | 1.5 | 25 | 3.0 | 2.0 | Obrobni |
| 3.0 | 1.5 | 25 | 3.6 | 2.5 | Sprejemljivo za zelo nizek tlak |
| 2.0 | 3.0 (kratkoročno-) | 25 | 4.8 | - | Samo za krajše izlete |
Za običajno 50 barsko razgradnjo bi bila zahtevana debelina stene t=P × D / (2 × σ)=50 × 25 / (2 × 2)=625 / 4=156 mm - nemogoča.
Primerjava vrst grelnikov za-razgradnjo pod visokim tlakom
| Vrsta grelnika | Največji tlak pri 200 stopinjah (bar) | Debelina stene | Primerno za 50–100 barov? | alternativa |
|---|---|---|---|---|
| PFA-inkapsuliran (2 mm) | 1–2 | 2 mm | št | Zunanje ogrevanje |
| PFA-inkapsuliran (5 mm) | 5–8 | 5 mm | Ne (še vedno prenizko) | Ni praktično |
| Jeklen-plašč (Incoloy) | 100+ | 0,5 mm kovina | Da (vendar ni odporen na kemikalije) | Zahteva PFA oblogo posode |
| Kvarc / steklo | Samo zunanji | N/A | Ne (lomljivo) | Posoda s plaščem |
| Titan (obložen) | 100+ | 1 mm kovina | ja | Za korozivno uporabo |
| Zunanje ogrevanje (plašča, pečica) | Plovilo ocenjeno | N/A | ja | Prednostno za plovila, obložena s PFA- |
Praktična rešitev za prebavne posode
Če morate zaradi kemične odpornosti segreti digestivno posodo, obloženo s PFA, grelnika PFA ne postavljajte v območje visokega{0}}tlaka. Namesto tega:
Zunanji grelni pasokoli kovinske posode s PFA oblogo. Obloga PFA vidi pritisk in kemični napad; grelec je zunaj.
Ogrevanje pečice: celotno posodo za prebavo postavite v -pečico s prisilnim zrakom na 200 stopinj. Podloga PFA skrbi za kemijo; pečica zagotavlja toploto.
Recirkulacija stranske roke: Prebavni medij s pomočjo črpalke krožite skozi toplotni izmenjevalnik PFA zunaj območja visokega{0}}tlaka. Toplotni izmenjevalnik PFA je lahko zasnovan za nižji tlak (2–3 bare), ker je padec tlaka majhen.
Kopel z vročo vodo pod pritiskom: Posodo za prebavo potopite v vročo vodno kopel pod tlakom pri 200 stopinjah (zahteva avtoklav). Kopel ogreva posodo od zunaj.
Primer polja
Laboratorij je izvedel hidrotermalno sintezo pri 200 stopinjah in 60 barih v jekleni posodi, obloženi s PFA-. Za segrevanje raztopine so poskušali uporabiti potopljeni PFA grelec (2 mm stena). Grelnik se je zrušil pri 10 barih (pod ciljem). Prešli so na zunanji grelni plašč (3 kW pasovni grelec na jekleni zunanji posodi). Podloga PFA je ostala nedotaknjena. Plovilo je varno doseglo 200 stopinj in 60 barov. Grelec je bil zunaj, tako da tlak ni bil problem.
Varnostne smernice
Nikoli ne presezite 5 barov na katerem koli PFA grelniku pri 200 stopinjah, ne glede na debelino stene.
For pressure >3 bare, uporabite samo zunanje gretje.
Namestite razbremenilni ventil na 3 bare na vse posode, ki imajo potopljen grelnik PFA, ki deluje pri 200 stopinjah.
Spremljajte PFA ovoj za otekanje ali mehurje; ti kažejo na neizbežno okvaro zaradi lezenja.
Zaključek: Največ 2–3 bare za grelnik PFA pri 200 stopinjah
Najvišji dovoljeni tlak za grelec PFA v visokotlačni-posodi za razklop pri 200 stopinjah je 2–3 bare, kar je daleč pod 50–100 bari, značilnimi za takšne procese. PFA izgubi mehansko trdnost pri visoki temperaturi, lezenje pa zmanjša tlak porušitve na nevarne ravni. Za razgradnjo pod visokim{8}}tlakom uporabite zunanje ogrevanje (plašč, pečica) ali izolirajte grelec PFA v nizkotlačni zanki-recirkulacije. Nikoli se ne zanašajte na grelnik PFA kot komponento,-ki vsebuje tlak nad 3 bare pri 200 stopinjah. Polimer bo polzel, nabrekel in počil. Ohranjajte nizek tlak ali pustite grelec zunaj. Pri prebavi je PFA za kemično odpornost, ne za zadrževanje tlaka. Razumejte omejitev, ustrezno načrtujte in upravljajte varno. Vaša posoda mora imeti pritisk; vaš grelec ne bi smel. Ločite funkcije, dosežite uspeh.
