อัตราการเสื่อมสภาพของการถ่ายเทความร้อน (W/m²K ต่อเดือน) เปรียบเทียบระหว่างเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมกับเครื่องทำความร้อนเหล็กบุแก้ว-ในเครื่องปฏิกรณ์โพลีเมอไรเซชันอย่างไร

สำหรับวิศวกรกระบวนการที่ทำงานเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์โพลีเมอไรเซชัน เช่น สำหรับการผลิตโพลีเอทิลีน โพลีโพรพีลีน หรือโพลีสไตรีน อัตราการย่อยสลายของการถ่ายเทความร้อนตามเวลาจะกำหนดกำลังการผลิตและความถี่ในการทำความสะอาด เคมีพื้นผิวและแนวโน้มการเปรอะเปื้อนโดยพื้นฐานที่แตกต่างกันสองประการแสดงโดยเครื่องทำความร้อนแบบแช่ไทเทเนียมและเครื่องทำความร้อนเหล็กบุกระจก- ไทเทเนียมดีกว่าเหล็กบุแก้ว-ถึง 2 ถึง 3 เท่า โดยมีอัตราการเสื่อมสภาพจากการถ่ายเทความร้อนที่ 5-15 W/m²K ต่อเดือนในการดำเนินการโพลีเมอไรเซชัน (ที่ซึ่งโมโนเมอร์และโพลีเมอร์สะสมอยู่บนพื้นผิวที่ได้รับความร้อน) ความแปรผันนี้เกิดขึ้นเนื่องจากพื้นผิวที่เรียบกว่าของ Ti (การยึดเกาะที่ต่ำกว่า) และพลังงานพื้นผิวที่สูงขึ้น (ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการก่อตัวของฟิล์มที่เป็นเนื้อเดียวกัน แทนที่จะสะสมตัวสะสมเฉพาะที่) การเปรียบเทียบมีประโยชน์สำหรับวิศวกรในการเลือกวัสดุทำความร้อนที่ช่วยลดเวลาหยุดทำงานของการผลิตเพื่อทำความสะอาด

การเปรอะเปื้อนโพลีเมอร์ของไทเทเนียมเมื่อเปรียบเทียบกับ-กลไกพื้นผิวที่มีเส้นแก้ว
การเปรอะเปื้อนโพลีเมอร์เป็นกระบวนการที่โมเลกุลโมโนเมอร์หรือโอลิโกเมอร์ทำปฏิกิริยาหรือควบแน่นบนพื้นผิวเครื่องทำความร้อนเพื่อสร้างสารเคลือบฉนวน พื้นผิวเหล็กบุกระจก-ไม่มีรูปร่างและมีรูพรุนและรอยแยกขนาดจิ๋วที่สร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการหลอมรวมและมีพลังงานพื้นผิวต่ำ (ประมาณ 30-40 ไดน์/ซม.) คราบโพลีเมอร์มีการยึดเกาะกับข้อบกพร่องเหล่านี้ได้ดีและเติบโตอย่างรวดเร็ว พื้นผิว TiO2 แบบพาสซีฟบนไทเทเนียมมีลักษณะเป็นผลึก มีความหนาแน่น และมีพลังงานพื้นผิวปานกลาง (ประมาณ 50-60ไดน์/ซม.) การยึดเกาะเริ่มแรกของโพลีเมอร์จะเหมือนกัน แต่พื้นผิวไทเทเนียมส่งเสริมให้เกิดการสะสมตัวที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น ซึ่งจะลอกออกเป็นสะเก็ดขนาดใหญ่ แทนที่จะเป็นการเคลือบฉนวนหนา

หาปริมาณอัตราการเสื่อมสภาพของการถ่ายเทความร้อนในบริการโพลีเมอไรเซชัน
ความหยาบผิวของวัสดุทำความร้อน (Ra, μm) U เริ่มต้น (W/m2K) อัตราการเสื่อมสภาพ (W/m2K/เดือน) U หลังจาก 6 เดือน (W/m2K) ความถี่ในการทำความสะอาด (เดือน)
เหล็กบุกระจก- (ใหม่) 1.5–3.0 800–1,200 25–40 500–700 2–3
เหล็กแตกร้าวขนาดเล็กอายุมากพร้อมบุกระจก2.0-4.0 600-1,000 30-50 300-500 1-2
ไทเทเนียมเกรด 2 (โรงสี) 1.0-1.5 900-1,300 10-20 700-900 4-6
ไทเทเนียมเกรด 2 (ขัดเงา, Ra < 0.4 µm) 0.2-0.4 1,000-1,400 5-10 850-1,100 6-12
ไทเทเนียมเกรด 2 (ขัดด้วยไฟฟ้า) 0.1-0.2 1,000-1,400 3-8 900-1,150 8-12
สแตนเลส 316 (เปรียบเทียบ) 0.8-1.2 800-1,100 15-25 600-800 3-5
เครื่องทำความร้อนไทเทเนียมขัดเงา (Ra < 0.4 µm) จะลดลงที่ 5-10 W/m²K ต่อเดือน – ช้ากว่าเหล็กบุกระจกประมาณ 4-6 เท่า (25-40 W/m²K ต่อเดือน) ไทเทเนียมรักษาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเริ่มต้นไว้ที่ 80-90% หลังจากใช้งานโพลีเมอไรเซชันอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 6 เดือน ในขณะที่เหล็กที่บุกระจกจะคงอยู่เพียง 50-70%

โพลีเมอร์-คำแนะนำเฉพาะสำหรับการเลือกเครื่องทำความร้อนสถานการณ์จำลอง-แนวทางที่ใช้พื้นฐาน
ความรุนแรงของการเปรอะเปื้อนและประเภทของโพลีเมอร์วัสดุที่แนะนำสำหรับเครื่องทำความร้อน อัตราการเสื่อมสภาพของ U ที่คาดหวัง (W/m2K/เดือน) ต้นทุนการดำเนินงานสัมพันธ์ของความถี่ในการทำความสะอาด
โพลีเอทิลีน (ตัวกลางเหนียว เปรอะเปื้อนสูง) ไทเทเนียมขัดเงาล่าง (ไทเทเนียม) รายเดือน 8-12
แก้วโพลีเอทิลีน-เหล็กบุ 25-35 สูงกว่าทุกสองสัปดาห์ (ทำความสะอาดบ่อยครั้ง)
โพลีโพรพีลีน (การเปรอะเปื้อนปานกลาง)ไทเทเนียม, โรงสี10-156-8 สัปดาห์ปานกลาง
แก้วโพลีโพรพีลีน-เหล็กบุขอบ 20-30 3-4 สัปดาห์สูงขึ้น
โพลีสไตรีน (คราบสกปรกต่ำ สารเติมแต่ง)อย่างใดอย่างหนึ่ง 3-5 (Ti), 8-12 (แก้ว) 3-6 เดือน คล้ายกัน (ไม่ค่อยทำความสะอาด)
PVC (เปรอะเปื้อนจากการเสื่อมสภาพ)ไทเทเนียม ขัดด้วยไฟฟ้า 5-10 2-3 เดือน ไทเทเนียมที่ต้องการ
ไนลอน (อุณหภูมิสูง ความเปรอะเปื้อนต่ำ)เหล็กเคลือบแก้ว- (ประหยัดกว่า) 5-10 3-6 เดือน ไทเทเนียมมีประโยชน์เล็กน้อย (คล้ายกัน)
ปัจจัยทางวิศวกรรมที่มีอิทธิพลต่ออัตราการเสื่อมสภาพ
สำหรับไทเทเนียม การเปลี่ยนแปลงพื้นผิวนอกเหนือจากการขัดเงาสามารถลดอัตราการเสื่อมสภาพของการถ่ายเทความร้อนได้อีก การขัดเงาด้วยไฟฟ้า กล่าวคือ การกำจัดชั้นพื้นผิวด้วยเคมีไฟฟ้าขนาด 10 ถึง 25 µm จะสร้างพื้นผิวที่มีข้อบกพร่องน้อยลงและพลังงานพื้นผิวลดลง จึงลดการยึดเกาะของโพลีเมอร์ลง ไทเทเนียมขัดเงาด้วยไฟฟ้าในบริการ HDPE จะเสื่อมสภาพในอัตรา 3-5 W/m2K ต่อเดือน- ครึ่งหนึ่งของอัตราไทเทเนียมขัดเงาด้วยกลไก การเปลี่ยนแปลงอีกประการหนึ่งคือการใช้สารเคลือบกันติด-(PTFE หรือ Ni-PTFE) กับพื้นผิวไทเทเนียม ไทเทเนียมที่เคลือบจะเสื่อมสภาพที่ 2-4 W/m 2 K ในแต่ละเดือน และจำเป็นต้องเคลือบซ้ำทุกๆ 12-24 เดือน ปัจจัยที่สามคือรูปทรงของเครื่องทำความร้อน เครื่องทำความร้อนแนวตั้งที่มีพื้นผิวเรียบและไม่ขาดตอน (ไม่มีรอยเชื่อม ไม่มีการเปลี่ยนอย่างแหลมคม) ช่วยให้คราบโพลีเมอร์ไหลออกมาภายใต้แรงโน้มถ่วง ซึ่งจำกัดการสะสมตัว

สรุป: ไทเทเนียมเสื่อมสภาพ 2-4× ช้ากว่าเหล็กบุกระจก
ในหน้าที่ของเครื่องปฏิกรณ์โพลีเมอไรเซชัน อัตราการเสื่อมสภาพของการถ่ายเทความร้อนสำหรับฮีตเตอร์แบบแช่ไทเทเนียมคือ 5-15 W/m²K/เดือน เทียบกับ 20-40 W/m²K/เดือนสำหรับเหล็กบุกระจก ซึ่งช้ากว่า 2 ถึง 4 เท่า ไทเทเนียมขัดเงา (Ra < 0.4 µm) จะสลายตัวที่ต่ำสุดของช่วงนี้ (5-10 W/m2K ต่อเดือน) โดยใช้เวลา 6-12 เดือนระหว่างรอบการทำความสะอาด เหล็กเคลือบแก้วต้องทำความสะอาดทุกๆ 1-3 เดือน เนื่องจากโพลีเมอร์จะเกาะติดและสะสมอย่างรวดเร็ว อัตราการย่อยสลายที่ลดลงหมายถึงกำลังการผลิตที่เพิ่มขึ้นทันที (เวลาหยุดทำงานน้อยลงในการทำความสะอาด) ค่าแรงในการบำรุงรักษาน้อยลง และโอกาสที่จะเกิดการเปรอะเปื้อนของเครื่องปฏิกรณ์น้อยลง เมื่อเลือกเครื่องทำความร้อนสำหรับกระบวนการโพลีเมอไรเซชันใดๆ ที่ถูกจำกัดเนื่องจากการเปรอะเปื้อน โดยปกติแล้วต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้นของเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมขัดเงามักจะชดใช้คืนใน 6-12 เดือน เนื่องจากความถี่ในการทำความสะอาดลดลงและเพิ่มเวลาทำงานอย่างต่อเนื่อง