316 스테인레스 스틸 외장 벽 두께는 수지 및 접착제 탱크용 전기 침지 히터의 중합 매체로 인한 외부 오염률에 어떤 영향을 줍니까?

외피 표면에 중합된 물질이 쌓이는-외부 오염은 수지 제조, 접착제 생산 및 폴리머 가공에서 전기 침지 히터를 사용하는 화학 공정 엔지니어에게 지속적이고 비용이 많이 드는 문제입니다. 오염층은 단열재 역할을 하며 열 전달 효율을 감소시킵니다. 히터는 내부 와이어 온도가 높아진 상태에서 작동해야 합니다. 임계 두께의 오염으로 인해 히터가 과열되어 고장날 수 있으며, 이로 인해 탱크를 종료하고 청소해야 할 수 있습니다. 316 스테인리스강 외장의 오염률은 두 가지 메커니즘, 즉 특정 와트 밀도의 표면 온도와 세척 주기 중 열 반응을 통해 벽 두께의 영향을 받습니다. 벽이 두꺼울수록 동일한 전력 출력에 대해 더 뜨거워지며, 이는 중합 오염을 촉진할 수 있지만 빈번한 기계적 청소에 대한 더 높은 내성을 허용합니다. 이 논문은 316 피복 벽 두께, 표면 온도 및 중합 매체의 오염률 사이의 관계를 평가하고 수지 및 접착제 탱크 가열 선택에 대한 제안을 제공합니다.

316개 표면의 중합 오염: 온도의 영향
많은 수지 및 접착제 시스템은 온도에 기하급수적으로 의존하는 자유-라디칼 또는 응축 공정에 의해 중합됩니다. Arrhenius 관계는 가열된 표면의 중합 속도가 일반적으로 온도가 10~15도 상승할 때마다 두 배로 증가함을 나타냅니다. 80도의 벌크 온도에서 불포화 폴리에스테르 수지의 100도에서 외피 표면의 중합 오염 속도는 316 외피의 경우 약 0.1mm/주입니다. 120oC의 표면에서는 속도가 매주 0.4mm까지 올라갑니다. 140도에서는 1.5mm/주 - 한 달 안에 히터를 완전히 오염시킬 수 있을 만큼 빠릅니다. 대부분의 중합 매체에 대한 중요한 표면 온도 임계값은 벌크 수지 온도보다 약 15{23}}25도 높습니다. 이 수준 이하에서는 오염이 점진적으로 제어됩니다. 그 이상에서는 파울링이 매우 빠른 속도로 진행됩니다. 316 외장이 더 두꺼울수록 주어진 와트 밀도에 대해 더 높은 표면 온도가 생성됩니다. 따라서 동일한 벌크 온도 및 전력 출력에서 ​​벽이 두꺼운 히터는 벽이 얇은 히터보다 빠르게 오염되기 쉽습니다.

벽 두께가 오염 청소 주기에 미치는 영향
덮개 벽 두께는 정기적인 청소(보통 2~4주마다)를 수행할 경우 청소 용이성과 덮개 손상 위험에 영향을 미칩니다. 1.0mm 미만의 얇은{3}벽 피복을 청소하는 것은 표면 온도가 낮을수록 오염률이 감소하므로 청소 시 오염층이 더 얇아지기 때문에 더 쉽습니다. 그러나 긁기, 브러싱 또는 고압 워터 제트와 같은 기계적 청소 절차는 얇은 벽에 찌그러짐이나 구멍이 생겨 손상될 수 있습니다. 1.8mm보다 두꺼운 피복은 벽이 두껍고 심한 기계적 청소로 인해 손상되지 않습니다. 그러나 더 빨리 오염되고 제거하기 어려운 더 두껍고 끈질긴 침전물을 형성합니다. 따라서 중합 매체의 이상적인 벽 두께는 세척에 저항할 만큼 두꺼운 것과 빠른 오염을 위해 표면 온도를 임계값 아래로 유지할 만큼 얇은 것 사이의 절충안입니다. 대부분의 수지 용도에서 최적의 범위는 1.2mm ~ 1.6mm입니다.

중합 매체 서비스에 권장되는 벽 두께
다음 표에는 벌크 매체 온도, 예상 오염률 및 세척 기술을 기준으로 접착제 및 접착제 탱크용 전기 침지 히터에 권장되는 외장 벽 두께가 나열되어 있습니다.

벌크 온도에서의 벌크 매체 온도 중합 속도 권장 와트 밀도 권장 316 벽 두께 권장 두께의 외피 표면 온도 예상 오염률 권장 청소 방법
20 – 40도(냉간 시작, 느린 경화)매우 낮음 8 – 12W/cm2 1.0 – 1.4mm 40 – 60도 < 0.05mm/주 화학적 세척 전용 40 – 60도(온건, 약한 경화)낮음 6 – 10W/cm2 1.2 – 1.6mm 60 – 80도 0.05 – 0.15 mm/주 화학적 또는 부드러운 브러시 60 – 80도(활성 경화) 보통 4 – 8W/cm2 1.4 – 1.8mm 80 – 100도 0.15 – 0.40mm/주 화학적 및 기계적 80 – 100도(신속 경화) 높음 3 – 6W/cm2 1.6 – 2.0mm 100 – 120도 0.40 – 1.00mm/주 빈번한 화학 세척 100~120도(매우 빠른 경화)매우 높음 2~4W/cm² 1.8~2.5mm 120~140도 1.00~2.50mm/주 특수 논스틱 코팅 필요{49}}
>120도 매우 높음 2W/cm2 이하 권장하지 않음 140oC 이상 급격한 고장 증기 또는 외부 가열로 변경
100도 이상의 벌크 매체 온도에서는 벽 두께에 관계없이 316 스테인리스 스틸 외장에 활성 중합이 권장되지 않습니다. 실용적인 와트 밀도를 얻는 데 필요한 표면 온도는 필연적으로 급속한 오염에 대한 임계값보다 높아질 것입니다. 이러한 상황에서 엔지니어는 외부 탱크 가열(재킷 또는 코일)을 살펴보거나 비-코팅 피복으로 변경하기를 원할 수 있습니다. 316 보호관의 PTFE 또는 불소중합체 코팅은 중합된 재료가 단단히 달라붙지 않는 저에너지 표면을 제공할 수 있으며 오염률을 70~90%까지 낮출 수 있습니다. 그러나 코팅은 비용을 추가하고 코팅 유형에 따라 최대 작동 온도를 200~260도로 제한할 수 있습니다.

벽 두께를 늘리지 않고도 오염을 최소화하기 위한 설계 변경
1.2mm 미만의 얇은 벽 316 외장이 중합 유체의 열 반응에 바람직한 경우 벽 두께를 증가시키지 않고 오염률을 줄이기 위한 세 가지 설계 개선이 나타났습니다. 첫 번째는 히터 표면의 순환을 개선하는 것입니다. 유체 속도를 정지 상태에서 0.5m/s로 증가시키면 향상된 유체-측 열 전달 계수로 인해 동일한 와트 밀도에 대해 표면 온도가 10~15도 낮아질 수 있습니다. 낮은 표면 온도는 중합 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 두 번째 변화는 낮은 와트 밀도에서 히터를 계속 작동하는 대신 더 큰 와트 밀도로 히터를 순환시키는 것입니다. 5분 동안 켜지고 10분 동안 꺼지는 12W/cm² 히터는 8W/cm²로 연속적으로 작동하는 히터와 동일한 평균 전력을 가질 수 있지만 최고 표면 온도는 더 높습니다. 고온 작업은 실제로 오염을 강화할 수 있으므로 오프 시간으로 인해 외피가 중합 임계값 아래로 냉각되어 퇴적물 축적을 방지할 수 있는 경우에만 간헐 작업이 유리합니다.- 마지막 변화는 피복 표면을 0.2 미크론 Ra 미만의 거울 광택으로 연마하는 것입니다. 표면이 매끄러울수록 세척하기가 더 쉽습니다. 왜냐하면 폴리머는 접착할 핵 생성 부위가 적기 때문입니다. 316 외장의 전해연마는 스웨이지 마감에 비해 오염률을 20-40% 낮출 수 있습니다.- 중요한 응용 분야에서 오염이 허용되지 않는 응용 분야의 경우 엔지니어는 탈착 가능한 외부 슬리브가 있는 이중{29}} 외장 설계를 지정해야 합니다. 얇은-벽(316) 또는 비-코팅된 재료로 구성된 외부 슬리브는 오염물을 모아 전체 히터를 버리지 않고도 자주 교체할 수 있습니다. 이 기술은 초기 비용이 들지만 심각한 오염 서비스에서 장기적인-운영 비용을 줄여줍니다. 중합 매체용 히터를 지정할 때 요청한 와트 밀도 및 벽 두께에 대한 예상 표면 온도를 항상 히터 제조업체에 문의하십시오. 이 온도를 특정 수지 또는 접착제에 대해 설정된 중합 임계값과 비교하십시오. 10도 차이가 6개월간 문제 없이 작동하는 것과 매주 청소를 중단하는 것 사이의 차이가 될 수 있습니다.