Izmenjevalnik-obložen s steklom je mogoče očistiti, vendar se lepljivi polimeri in-katranu podobni stranski produkti reakcije še vedno držijo gladkega stekla, kar zahteva pogosto in agresivno kemično čiščenje. Nova generacija "infuziranih" keramičnih premazov, ki so nanešeni na steklo kot končna mikro-plast, dvignejo ne-lepljivost na novo raven.
V fini kemični proizvodnji in obdelavi polimerov obraščanje ostaja eden najbolj vztrajnih operativnih izzivov. Obloge smole, smole, oligomerov in delno zreagiranih spojin postopoma prekrivajo površine za prenos toplote, kar zmanjšuje toplotno učinkovitost in povečuje padec tlaka. Celo tradicionalni izmenjevalniki s stekleno- oblogo, ki so že dolgo cenjeni zaradi svoje odpornosti proti koroziji in možnosti čiščenja, se lahko spopadajo z najhujšimi onesnaženimi okolji.
Nastajajoči konceptprevleka s keramično oblogo s steklom obložen toplotni izmenjevalnikrešitev predstavlja prizadevanje, da bi se premaknili onkraj površin, ki jih je mogoče čistiti, k resnično toplotni opremi proti obra-anju. Z nanosom ultra{2}}tanke nano-konstruirane keramične plasti na običajne steklene obloge si proizvajalci prizadevajo dramatično zmanjšati oprijem usedlin, hkrati pa ohraniti kemično vzdržljivost sistemov, obloženih s steklom.
Zakaj obraščanje ostaja velik industrijski problem
Umazanija vpliva na skoraj vse vidike delovanja izmenjevalnika toplote.
Ko se usedline nabirajo na površini postopka:
Učinkovitost prenosa toplote se zmanjša
Padec tlaka se poveča
Porazdelitev toka se poslabša
Poraba energije se poveča
Pogostost čiščenja se poveča
Pri proizvodnji polimerov in smol je obloge same zelo težko odstraniti.
Pogosti materiali za obraščanje vključujejo:
Fenol-formaldehidne smole
Staljena smola
Polimerizirani monomeri
Težki organski kondenzati
Katran{0}}podobni stranski produkti reakcije
V hujših primerih lahko izpadi čiščenja in poraba kemikalij presežejo prvotne stroške izmenjevalnika v njegovi življenjski dobi.
Ta izziv je spodbudil zanimanje za naprednejše tehnologije površinskega inženiringa.
Evolucija izven standardnih steklenih oblog
Običajni izmenjevalniki,-obloženi s steklom, v primerjavi s kovinskimi površinami že ponujajo več pomembnih prednosti proti-obraščanju.
Steklo je:
Kemično inerten
Gladka
Ne{0}}porozna
Odporen proti korozijskim produktom
Vendar pa se lahko lepljive organske spojine še vedno oprimejo celo zelo poliranih steklenih površin pod pogoji povišane temperature.
Naslednja razvojna stopnja vključuje spreminjanje površinskih lastnosti samega stekla.
Steklo dobi lupino lotosovih-listov, kjer se umazanije težko pritrdijo in namesto tega težijo k zvijanju, drsenju in lažjem ločevanju od stene izmenjevalnika.
Kako se nanašajo keramični{0}}premazi
Theprevleka s keramično oblogo s steklom obložen toplotni izmenjevalnikkoncept se začne z običajnim substratom izmenjevalnika-obloženim s steklom.
Uporaba osnovnega stekla
Izmenjevalnik najprej prejme svojo standardno korozijsko{0}}odporno stekleno oblogo s konvencionalnimi postopki žganja.
Ta osnovni sloj še naprej zagotavlja:
Kemična odpornost
Konstrukcijska zaščita
Toplotna stabilnost
Nano-keramična površinska plast
Ko je primarni sloj stekla dokončan, se nanese sekundarni nano-izdelani keramični premaz.
Ta ultra{0}}tanka plast običajno vsebuje fino razpršene keramične delce, kot so:
Silicijev dioksid
Titanov dioksid
Napredna oksidna keramika
Prevleko nato ponovno žgemo pri povišani temperaturi, pri čemer se keramična plast trajno poveže s spodnjo stekleno površino.
Ker postane prevleka kemično povezana z osnovnim steklom, je tveganje razslojevanja minimalno.
Zmanjšanje površinske energije in-neoprijemljivost
Ključna tehnološka prednost teh premazov je njihova izjemno nizka površinska energija.
Nizko{0}}površinski-materiali so odporni na močenje in oprijem s tekočinami in poltrdnimi usedlinami.
Hidrofobno in oleofobno obnašanje
Sloj s-keramiko je zasnovan tako, da postane oboje:
Visoko hidrofoben
Zelo oleofobno
Kot rezultat:
Ostanki-na vodni osnovi se strdijo
Organske spojine se slabše širijo
Lepljivi polimeri izgubijo oprijem
Obloge se med pretokom ali čiščenjem lažje odstranijo
Površina se obnaša podobno kot naravne samočistilne-strukture, opažene v lotosovih listih in nekaterih bioloških površinah.
Zmogljivost visokega kontaktnega kota
Eden od pokazateljev obnašanja površine proti{0}}sprijemanju je kontaktni kot vode.
Napredni keramični-prevleki lahko izboljšajo kontaktni kot vode na več načinov:
θ>110∘\theta>110^\circθ>110∘
Višji kontaktni koti kažejo na močnejšo odbojnost tekočine in zmanjšano vlaženje površine.
Odpornost na lepljive polimerne usedline
Največje zanimanje za keramične-prevleke izvira iz industrij, ki ravnajo s težko obraščajočimi se materiali.
Ti vključujejo:
Fina kemična proizvodnja
Procesi, ki vključujejo kondenzacijske reakcije in smolne intermediate, pogosto proizvajajo stranske produkte lepila.
Proizvodnja polimerov
Staljeni oligomeri in polimerni fragmenti se med obdelavo pogosto oprimejo vročih površin.
Posebni sistemi smol
Fenolne smole in smolne spojine so še posebej dovzetne za toplotno obraščanje.
Ker plast s -keramiko infuzijo zmanjša moč oprijema, je manj verjetno, da bodo usedline tvorile goste, trdovratne plasti.
Tudi ko pride do umazanije, postane odstranjevanje med cikli čiščenja bistveno lažje.
Ohranjanje odpornosti proti koroziji
Pomembna prednost tehnologije je, da keramični sloj ne nadomešča osnovne steklene obloge.
Namesto tega izboljša površinske lastnosti, hkrati pa ohrani prvotno korozijsko odpornost osnovnega steklenega sistema.
Premaz tako ohranja združljivost z:
Močne kisline
Oksidativne kemikalije
Organska topila
Korozivni procesni tokovi
To je še posebej pomembno v okoljih fine kemične proizvodnje, kjer samo delovanje proti-obraščanju ne bi zadostovalo brez široke kemične odpornosti.
Minimalni vpliv na mehansko celovitost
Kljub svoji napredni funkcionalnosti ostaja keramična-plast izredno tanka.
Tipična debelina prevleke je le nekaj mikronov.
Zaradi te minimalne debeline:
Spremembe toplotne prevodnosti so zanemarljive
Mehanska obremenitev ostaja nizka
Merske tolerance so ohranjene
Strukturna celovitost osnovne steklene obloge ni prizadeta
Prevleka deluje kot površinska modifikacija in ne kot strukturna plast.
To razlikovanje pomaga ohranjati dokazano mehansko zanesljivost običajne opreme s steklom-.
Zmanjšana pogostost čiščenja in čas nedelovanja
Operativna korist, ki je najpogosteje povezana zprevleka s keramično oblogo s steklom obložen toplotni izmenjevalnikpristop je podaljšan čas delovanja med intervali čiščenja.
Zmanjšano kopičenje umazanije povzroči:
Daljše proizvodne akcije
Manjša poraba topil
Zmanjšana poraba kemikalij za čiščenje
Krajši izpadi vzdrževanja
Izboljšan čas delovanja procesa
V neprekinjenih proizvodnih obratih lahko te izboljšave zagotovijo znatno ekonomsko vrednost.
Pri nekaterih aplikacijah,-ki se intenzivno obraščajo, stroški prekinitev čiščenja sčasoma presegajo vrednost kapitala samega izmenjevalnika.
Potencialni samo{0}}učinki čiščenja
Raziskovalci tudi preiskujejo, ali lahko nekatere nano-keramične prevleke zagotavljajo delno fotokatalitično ali samo-čistilno obnašanje.
Delci titanovega dioksida lahko na primer kažejo katalitične površinske učinke v posebnih okoljskih pogojih.
Potencialni prihodnji razvoj lahko vključuje:
Povečana razgradnja organskih ostankov
Zmanjšano sidranje depozitov
Lažje izpiranje
Izboljšana odpornost na toplotno polimerizacijo
Čeprav so te tehnologije še v razvoju, lahko še izboljšajo sposobnost proti-obraščanja v naprednih sistemih kemične obdelave.
Izzivi in komercialni vidiki
Kljub močnim tehničnim obetom ostaja več praktičnih izzivov.
Kompleksnost izdelave
Dodatni koraki premazovanja in žganja povečajo kompleksnost proizvodnje in zahteve za-kontrolo kakovosti.
Preverjanje-dolgotrajnosti
Za številne napredne sisteme premazov se še vedno zbirajo razširjeni industrijski podatki o delovanju.
Cost Premium
Nano-prevleke povzročajo dodatne stroške materiala in obdelave v primerjavi z običajnimi steklenimi oblogami.
Sprejetje je zato trenutno osredotočeno na aplikacije, ki so-najintenzivnejše in so{1}}občutljive na izpade.
Obeti za prihodnost
Razvoj naprednih keramičnih-površin se ujema s širšimi industrijskimi trendi, ki poudarjajo:
Nižje zahteve glede vzdrževanja
Neprekinjeno delovanje
Zmanjšana poraba kemikalij
Izboljšana trajnost
Daljši čas delovanja opreme
Ker postaja fina kemična proizvodnja in proizvodnja posebnih polimerov vse bolj izpopolnjena, lahko postanejo površinske tehnologije proti-obraščanju glavna konkurenčna razlika v opremi za termično obdelavo.
Zaključek
Keramične-prevleke predstavljajo pomemben razvoj v tehnologiji toplotnega izmenjevalnika s-steklom. Z nanosom ultra{3}}nano-konstruirane keramične površine na tradicionalne steklene obloge proizvajalci ustvarjajo izmenjevalne površine, ki se upirajo oprijemu lepljivih polimerov, smol in stranskih produktov obraščanja veliko učinkoviteje kot samo običajno steklo.
Nastajajočeprevleka s keramično oblogo s steklom obložen toplotni izmenjevalnikKoncept združuje nizko površinsko energijo, kemično inertnost in razširjeno možnost čiščenja, hkrati pa ohranja odpornost proti koroziji in strukturno zanesljivost spodnjega steklenega sistema. Rezultat je nova generacija toplotne opreme, ki lahko deluje dlje med cikli čiščenja v nekaterih najzahtevnejših okoljih kemične obdelave.
Včasih je najmočnejša nadgradnja le tisočinko milimetra debela plast.
