У посудама за варење под високим-притиском (нпр. кисела дигестија за елементарну анализу, хидротермалну синтезу), максимални дозвољени притисак за ПФА-инкапсулирани грејач на 200 степени је 2–3 бара (30–45 пси) за дебљину зида од 2 мм. Ово је далеко испод 30-100 бара типичних за судове за варење. Ограничавајући фактор је ломна чврстоћа ПФА при пузању на 200 степени, која пада на 3–5 МПа. Користећи формулу посуде под притиском са танким -зидком σ=П × Д / (2 × т), са Д=25 мм, т=2 мм, σ=5 МПа, П=2 × 5 × 2 / 25=0.8 МПа=8 бар (теоријски). Међутим, пузање смањује дозвољени притисак за 50–75% за дуготрајну услугу-(1,000+ сат). Безбедан радни притисак је 2-3 бара. За типичне судове за варење који раде на 50–100 бара, ПФА грејачи се не могу директно користити. Уместо тога, користите спољно грејање (јакна, рерна) или изолујте грејач у зони ниског{42}}притиска (нпр. рукохват са баријером за притисак). Никада немојте притискати ПФА грејач изнад 5 бара на 200 степени.
Границе притиска на повишеној температури
ПФА брзо губи механичку чврстоћу изнад 150 степени. На 200 степени, затезна чврстоћа је 6–8 МПа (краткорочно), а ломна чврстоћа пузања на 1.000 сати је само 2–4 МПа. Пројектни напон за континуирани рад треба да буде мањи или једнак 1,5 МПа. Користећи формулу П=2 × σ × т / Д:
| ПФА зид (мм) | Дизајнерски напон (МПа) на 200 степени | ОД цеви (мм) | Макс. притисак (бар) | Безбедан радни притисак (бар) | Апликација |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.5 | 1.5 | 25 | 1.8 | 1.0 | Веома низак притисак |
| 2.0 | 1.5 | 25 | 2.4 | 1.5 | Низак притисак |
| 2.5 | 1.5 | 25 | 3.0 | 2.0 | Маргинални |
| 3.0 | 1.5 | 25 | 3.6 | 2.5 | Прихватљиво за веома низак притисак |
| 2.0 | 3.0 (краткорочно-) | 25 | 4.8 | - | Само за кратке излете |
За типично варење од 50 бара, потребна дебљина зида би била т=П × Д / (2 × σ)=50 × 25 / (2 × 2)=625 / 4=156 мм - немогуће.
Поређење типова грејача за варење под високим{0}}притиском
| Тип грејача | Максимални притисак на 200 степени (бар) | Валл Тхицкнесс | Погодно за 50–100 бара? | Алтернатива |
|---|---|---|---|---|
| ПФА{0}}инкапсулиран (2 мм) | 1–2 | 2 мм | бр | Екстерно грејање |
| ПФА{0}}инкапсулиран (5 мм) | 5–8 | 5 мм | Не (још увек прениско) | Није практично |
| Челик{0}обложен (Инцолои) | 100+ | 0,5 мм метал | Да (али није отпоран на хемикалије) | Захтева ПФА облогу посуде |
| Кварц / стакло | Само екстерно | N/A | Не (ломљиво) | Брод са јакном |
| титанијум (обложен) | 100+ | 1 мм метал | Да | За корозивне услуге |
| Спољашње грејање (јакна, пећница) | Оцењено пловило | N/A | Да | Пожељно за ПФА{0}}обложена пловила |
Практично решење за судове за варење
Ако треба да загрејете посуду за варење обложену ПФА ради отпорности на хемикалије, немојте стављати ПФА грејач унутар зоне високог{0}}притиска. Уместо тога:
Екстерни грејни појасоко металне посуде са ПФА облогом. ПФА облога види притисак и хемијски напад; грејач је напољу.
Грејање у пећници: Ставите цео суд за варење у рерну{0}}са принудним ваздухом на 200 степени. ПФА облога се носи са хемијом; пећница даје топлоту.
Рециркулација бочног оружја: Циркулишите медијум за варење кроз ПФА измењивач топлоте ван зоне високог{0}}притиска помоћу пумпе. ПФА измењивач топлоте може бити пројектован за нижи притисак (2–3 бара) јер је пад притиска мали.
Купатило са топлом водом под притиском: Потопите посуду за варење у купатило са топлом водом под притиском на 200 степени (захтева аутоклав). Купатило загрева посуду споља.
Пример поља
Лабораторија је спровела хидротермалну синтезу на 200 степени и 60 бара у челичној посуди обложеној ПФА{2}}. Покушали су да користе уроњени ПФА грејач (2 мм зид) да загреју раствор. Грејач се срушио на 10 бара (недостатак циља). Прешли су на спољни грејни омотач (трачни грејач од 3 кВ на челичном спољашњем суду). ПФА облога је остала нетакнута. Брод је безбедно достигао 200 степени и 60 бара. Грејач је био напољу, тако да притисак није био проблем.
Безбедносне смернице
Никада не прелазите 5 бара на било ком ПФА грејачу на 200 степени, без обзира на дебљину зида.
For pressure >3 бара, користите само спољашње грејање.
Инсталирајте вентил за смањење притиска подешен на 3 бара на било коју посуду која има уроњени ПФА грејач који ради на 200 степени.
Пратите ПФА омотач због отока или пликова; ово указује на неизбежан квар при пузању.
Закључак: Максимално 2–3 бара за ПФА грејач на 200 степени
Максимални дозвољени притисак за грејач ПФА у посуди за дигестију високог{0}}притиска на 200 степени је 2–3 бара, далеко испод 50–100 бара типичних за такве процесе. ПФА губи механичку чврстоћу на високој температури, а пузање смањује притисак пуцања на небезбедне нивое. За варење под високим-притиском, користите спољно грејање (облака, рерна) или изолујте ПФА грејач у рециркулацијској петљи ниског{9}}притиска. Никада се не ослањајте на ПФА грејач као компоненту притиска{11}}која садржи изнад 3 бара на 200 степени. Полимер ће пузати, набубрити и пуцати. Држите притисак ниским или држите грејач напољу. У варењу, ПФА је за хемијску отпорност, а не за задржавање притиска. Схватите ограничења, дизајнирајте у складу са тим и радите безбедно. Ваша посуда треба да садржи притисак; ваш грејач не би требао. Раздвојите функције, постигните успех.
