Изазов безбедносног јаза у флуорохемијском грејању
Флуорохемикалије као што су перфлуорохексан, хидрофлуороетери и флуоровани кетони који се користе у системима за чишћење и сузбијање пожара полупроводника представљају јединствен изазов за безбедност од пожара. Ове течности нису-запаљиве на собној температури, али могу да се разграде у запаљиве производе када се прегреју. Плашт ПФА грејача омекшава се на 260 степени и топе се на 310 степени, док се температуре самопаљења флуорохемије крећу од 350 степени до 480 степени. Сигурносна граница између квара омотача и паљења течности одређује потребну стратегију заштите од преко{8}}заштите. Квантитативна анализа 15 студија флуорохемијске термичке стабилности показује да уз одговарајућу заштиту постоји сигурносни прозор од 50 до 80 степени између механичког квара ПФА и ризика од паљења.
Тачка омекшавања у односу на температуру самозапаљења
ПФА омотач почиње да губи механички интегритет на 260 степени, што је ограничење температуре за континуирану{1}употребу коју дефинишу добављачи полимера. На овој температури, полимер задржава само 25% своје затезне чврстоће на собној{4}}температури, али остаје нетакнут као баријера. Између 260 степени и 310 степени, ПФА прелази из чврстог у вискозни растоп, са значајним деформацијама изнад 290 степени. Температуре флуорохемијског самопаљења варирају у зависности од једињења: перфлуорохексан се пали на 380 степени, хидрофлуороетар ХФЕ-7100 на 410 степени, а флуоровани кетон ФК-5-1-12 на 480 степени. Критични сигурносни јаз је температурни опсег између топљења ПФА (310 степени) и најниже температуре самозапаљења у систему (350 степени за неке мешавине). У оквиру овог прозора од 40 степени, чак и ако ПФА омотач поквари, течност се неће самозапалити јер није достигнута потребна температура.
Пре{0}}Постављање уређаја за заштиту од превисоке температуре
Локација сензора за заштиту од пре{0}температуре одређује ефективну сигурносну маргину. Сензори уграђени у ПФА омотач поред отпорне жице детектују да температура расте најбрже, али су подложни истом термичком кашњењу као и грејни елемент. Сензори постављени на спољашњу површину ПФА изложену течности реагују спорије, али мере температуру коју течност заиста доживљава. За флуорохемијске услуге, двострука заштита је стандардна: термички осигурач без{4}}ресетовања унутар ПФА омотача постављен на 260 степени и термоелемент који се може ресетовати на спољној површини постављен на 200 степени. Задата вредност спољне површине од 200 степени одговара приближно 240 степени унутрашње температуре жице под нормалним топлотним током, обезбеђујући маргину од 20 степени испод тачке омекшавања ПФА од 260 степени и маргину од преко 150 степени испод типичних температура самопаљења.
Израчунавање термичког кашњења и задате вредности
Термички заостатак између унутрашње жице и спољашње површине омотача зависи од дебљине зида ПФА и топлотног флукса. За зид од 2,0 мм који ради при 15 В/цм², стабилан-пад температуре преко зида је 16 степени. Током стања квара где проток престаје, температура унутрашње жице расте брже од спољашње површине. Тестирање показује да када спољна површина достигне 200 степени, унутрашња жица већ прелази 240 степени. Заштитни уређај постављен на 200 степени на спољној површини се стога активира када унутрашња жица достигне приближно 245 степени, пре тачке омекшавања ПФА. Дебљи зидови повећавају заостајање. За зидове од 2,5 мм при 18 В/цм², спољна површина од 200 степени одговара унутрашњој површини од 255 степени, опасно близу тачке омекшавања од 260 степени. За апликације које захтевају зидове од 2,5 мм за отпорност на хемикалије, подешена вредност искључења спољне површине мора да се смањи на 190 степени.
Сигурносна маргина по конфигурацији заштите
| Флуорохемијски тип и дизајн система | ПФА дебљина зида | Радна тачка примарне заштите (интерна) | Задана вредност секундарне заштите (спољна површина) | Сигурносна граница за самозапаљење |
|---|---|---|---|---|
| Висок{0}}циркулација протока, редундантна заштита | 2.0мм | 255 степени (термички осигурач) | 200 степени (термопар) | >150 степени |
| Низак{0}}потенцијал или стагнирајући потенцијал, висок ризик | 2.0мм | 250 степени (термички осигурач) | 190 степени (термопар) | >160 степени |
| Дебели зид потребан за корозију, флуорисани кетон | 2.5мм | 255 степени (термички осигурач) | 185 степени (термопар) | >180 степени |
| Застарели систем, само једна заштита | Било који | 250 степени (само термички осигурач) | Није инсталирано | Зависи од дебљине зида; не препоручује се |
Суви{0}}Сценарији од пожара и заштитни одговор
Највећи ризик од преко{0}температуре се јавља током сувих-улова када ниво течности пада испод грејача. У ваздуху при атмосферском притиску, површинска температура ПФА може да пређе 350 степени у року од 60 секунди при пуној снази, знатно изнад тачке омекшавања од 260 степени. Међутим, флуорохемијске паре представљају другачију опасност од течности. Већина флуорохемикалија има веома висок потенцијал глобалног загревања и разлаже се у токсичне производе (ХФ, ЦОФ₂) изнад 350 степени, али самозапаљење и даље захтева 380 до 480 степени. Правилно наведен систем заштите од преко{12}температуре мора да се активира у року од 30 секунди од губитка течности, пре него што ПФА омотач достигне 280 степени. Ово спречава и квар омотача и значајно распадање. Системи заштите који се искључују на 60 секунди или дуже дозвољавају ПФА да пређе 310 степени, што доводи до топљења-и директног излагања вруће отпорне жице пари.
Захтеви за сертификацију за опасне услуге
За запаљиве флуорохемијске услуге, уређаји за заштиту од пре-температуре морају да испуњавају стандарде ИЕЦ 60079 или ФМ класе 3610 за кола која нису{3}}запаљива. Термални осигурачи морају бити једнократни-не-врста без ресетовања, пошто уређаји који се могу ресетовати могу временом развити контактно заваривање. Толеранција задате вредности не би требало да прелази ±5 степени, што захтева прецизне{9}}калибрисане компоненте. Инжењери који специфицирају ПФА грејаче за ову услугу треба да захтевају документацију о калибрацији заштитног уређаја која потврђује да се окидање дешава унутар специфицираног температурног опсега. Тестирање одзива заштите на терену коришћењем симулираних услова квара (смањен проток, а не сува-ватра) треба да се врши приликом инсталације и након тога једном годишње, пошто старење термичког осигурача може да помери задате вредности за до 15 степени током пет година.
Смернице за спецификације за флуорохемијске грејаче
За грејаче у запаљивој флуорохемијској служби, наведите задате вредности заштите од преко-температуре које одржавају маргину од најмање 50 степени између максималне унутрашње температуре жице у условима квара и тачке омекшавања ПФА од 260 степени. Ово обично захтева задате вредности спољне површине од 190 степени до 200 степени у зависности од дебљине зида. Сигурносна граница до самозапаљења није ограничавајући фактор, пошто се квар ПФА јавља знатно испод температура паљења флуорохемијске супстанце. Међутим, производи распадања који се ослобађају када се ПФА прегреје изнад 300 степени (ХФ и карбонил флуорид) су веома токсични и корозивни, стварајући секундарне опасности чак и без паљења. Према томе, задате вредности треба да штите ПФА омотач, а не само да спречавају паљење. За све инсталације, двострука редундантна заштита са независним сензорима обезбеђује потребну поузданост за континуирани рад без надзора. Када тражите понуде, наведите да се калибрација заштитног уређаја врши након што је грејач у потпуности монтиран, јер операције лемљења и заливања могу померити калибрацију за 8 степени до 12 степени у односу на номиналне вредности компоненте.
