PTFE 浸漬ヒーターが粘性のある浴槽で加熱中に蒸気騒音を発するのはなぜですか?{0}}

特殊化学プラントから異常な症状が報告されました。粘性ポリマー溶液中の PTFE 浸漬ヒーターが、毎朝の加熱開始から最初の 1 時間の間に、パチパチという鋭い音、またはパチパチという音を発しました。-浴槽が設定値に達すると、騒音は止まりました。ヒーターには目に見える損傷はなく、電流も正常に流れていました。しかし、この異音は、加熱段階中にヒーター表面で局所的な沸騰が発生していることを示す警告信号でした。-

加熱中の蒸気ノイズは、-PTFE 表面での膜沸騰の症状です。ヒーターの表面温度は接触している流体を蒸発させるのに十分な温度ですが、流体は粘性があるため、蒸気はすぐに逃げることができません。蒸気の泡が離れるときに激しく崩壊し、パチパチという音が発生します。

粘性のあるバスで蒸気音が発生する理由

水のような低粘度の流体では、蒸気の泡が簡単に剥がれて表面に浮き上がります。-それらは冷たいバルク流体の中で静かに崩壊します。処理はスムーズで、ノイズも発生しません。

粘性流体では、ヒーター表面の境界層が厚くなります。表面に形成された蒸気泡は、粘性流体がその動きに抵抗するため、簡単には離れることができません。泡は解放される前に大きくなります。最終的に分離すると、急速に崩壊し、その崩壊によりパチパチという音またはパチパチという音として聞こえる圧力波が発生します。

粘度と気泡の剥離や異音発生への影響

加熱が最も脆弱な段階である理由-

加熱中、ヒーターはフルパワーで動作します。-バルク流体が低温であり、ヒーターと流体との温度差が大きいため、表面温度は定常状態動作時よりも高くなります-。表面温度が高くなると、蒸気の生成速度が増加します。

また、流体は加熱中に粘度が高くなります。-ほとんどの液体の粘度は、温度が上昇すると低下します。 25 度で 15,000 mPa.s のポリマー溶液は、60 度で 5,000 mPa.s になる場合があります。加熱中、ヒーター付近の流体は設定値よりも冷たくなり、粘度が高くなります。-粘性のある流体が蒸気の泡を閉じ込め、騒音が大きくなります。

蒸気騒音が重要な理由

蒸気の音はただ迷惑なだけではありません。ヒーター表面で局所的な沸騰が発生していることを示します。沸騰すると表面を断熱する蒸気ブランケットが形成されます。表面温度が急上昇し、PTFE は通常の動作条件下よりも早く劣化します。

蒸気泡の繰り返しの崩壊によっても、PTFE に機械的ストレスが生じます。崩壊からの圧力波がポリマー表面に衝突します。時間の経過とともに、応力により疲労亀裂や膨れが発生する可能性があります。

粘性の高いバスの蒸気音の防止

最も効果的な防止は、ヒーターの表面温度を流体の沸点以下にすることです。これには、ワット密度を低減し、ヒーター表面の流れを改善する必要があります。

ワット密度 -0.5 ～ 0.8 W/cm² が低いと、1.0 ～ 1.2 W/cm² と比較して表面温度が 15 ～ 25 度低下します。ほとんどの粘性流体では、温度が低いため表面が沸点以下に保たれます。

エダクター、再循環ポンプ、または機械撹拌機によるヒーター表面での流れの改善により、-境界層の厚さが減少し、表面温度が低下します。-ほとんどの粘性流体の蒸気騒音を防ぐには、0.3 ～ 0.5 m/s の局所速度で十分です。

粘性槽における蒸気音の防止対策

蒸気騒音が設計上の問題を示している場合

ワット密度が低く、流量が改善されているにもかかわらず、蒸気ノイズを発するヒーターは、ヒーターの設計が粘性流体に適していないことを示しています。非常に低いワット密度、大きな表面積、最適化された位置を備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成により、局所的な沸騰の根本原因に対処します。{1}}仕様プロセスでは、動作温度での流体の粘度、沸点、ヒーターの位置、流量条件、および必要なワット数が必要です。粘性プロセス流体を使用する施設では、この用途固有のアプローチにより蒸気騒音が低減され、ヒーターの耐用年数が延長されます。{4}}