Como selecionar um aquecedor de PTFE para fluidos de alta-viscosidade, como óleos e polímeros

O processo de aquecimento de fluidos viscosos é muito diferente do processo de aquecimento de água. O fluido resiste ao fluxo, descarrega calor lentamente e o superaquecimento local pode levar à decomposição química ou à formação de coque na superfície do aquecedor. Tal aquecedor de PTFE para esta função deve ser especificado com cuidado extra para evitar estes problemas e proporcionar o melhor desempenho.

Física do Aquecimento de Líquidos Viscosos
Óleos e polímeros são fluidos viscosos com características de convecção natural limitadas. A água, por outro lado, circula rapidamente para transferir calor. Assim, a camada de fluido adjacente à superfície do aquecedor permanece quente e estagnada. Portanto, a extração de calor do fluido depende mais da condução do que da convecção. Isto significa, na prática, que o calor não é bem distribuído no fluido e a temperatura da superfície do aquecedor pode aumentar rapidamente.

Ao aquecer fluidos de alta viscosidade utilizando um aquecedor de PTFE, a densidade de watts deve ser muito baixa, geralmente de 0,3 a 0,5 watts por centímetro quadrado, para evitar superaquecimento. A densidade de watts pode ser reduzida para manter a temperatura do revestimento do aquecedor dentro de um limite seguro para evitar a possibilidade de super-aquecimento e a subsequente degradação do fluido.

Aquecedores PTFE - Critérios importantes para seleção
Ao selecionar um aquecedor de PTFE para fluidos de alta viscosidade, diversas variáveis ​​significativas devem ser consideradas:

Baixa densidade de watts: Em óleos normalmente são permitidas densidades de watts de até 0,5 W/cm2. A densidade de watts deve ser reduzida para 0,3 a 0,5 W/cm2 para polímeros mais viscosos para garantir uma aplicação suave e uniforme de calor. A baixa densidade de watts ajuda a evitar o superaquecimento, que pode causar superaquecimento e deterioração do fluido ou coqueamento na superfície do aquecedor.

enorme área de superfície: O aquecedor proporciona maior distribuição de calor ao fluido devido à sua enorme área de superfície, que pode ser alcançada através de um design em espiral ou de muitos elementos de aquecimento longos. Isto reduz a possibilidade de superaquecimento local e permite uma transferência de calor mais eficaz para o fluido. Uma área de superfície maior também pode ajudar a manter uma temperatura constante sem manchas quentes excessivas.

Controle suave-de aceleração Os fluidos viscosos aquecem lentamente, portanto, é necessário um gerenciamento suave-de aceleração para minimizar o choque térmico. Variações rápidas de temperatura podem danificar o fluido e o aquecedor. Um aumento controlado e progressivo da temperatura garante que o fluido aqueça uniformemente e o aquecedor não seja submetido a esforços indevidos.

Agitação Mecânica ou Circulação: Sempre que possível, o transporte de calor deve ser melhorado por agitação mecânica ou circulação do fluido. A agitação movimenta o fluido, ajudando a dispersar o calor de maneira mais uniforme e aumentando a eficiência geral. A camada aquecida próxima ao aquecedor pode não ser capaz de remover o calor sem alguma circulação, o que estagnaria.

PTFE e o perigo da coqueificação
O PTFE é anti-aderente, o que ajuda a diminuir a chance de coqueificação (formação de carbono ou outros subprodutos-na superfície do aquecedor). Mas este risco não está completamente eliminado. Mesmo com o aquecedor de PTFE, pode formar-se uma camada de carbono na superfície do aquecedor se a temperatura do fluido for demasiado elevada. Quando esta camada é formada ela se torna um isolante. Isto faz com que o aquecedor fique mais quente e pode levar a uma maior deterioração ou sobreaquecimento.

Portanto, é importante manter uma baixa densidade de watts e estar atento à regulação da temperatura. Um critério básico é manter a temperatura do fluido e do aquecedor abaixo do limite máximo para PTFE, que normalmente é 110 graus. Se esta temperatura for excedida, o fluido e o aquecedor irão degradar-se rapidamente.

Diretrizes para tipo de fluido e densidade de watts
A tabela a seguir fornece recomendações típicas de densidade de watts para vários fluidos para auxiliar na seleção de um aquecedor de PTFE para fluidos de alta viscosidade:

Considerações sobre a densidade máxima permitida de watts do tipo de fluido
Óleos 0,5–0,8 W/cm 2Óleos de baixa viscosidade podem suportar densidades de watts um pouco mais altas. Monitore a temperatura.
Polímeros Pesados ​​0,3–0,5 W/cm2 Densidade de watts muito baixa para evitar coqueificação e superaquecimento.
Misturas viscosas 0,3-0,5 W/cm ^ 2Manter a temperatura uniforme para evitar deterioração térmica.
Resumo
Existem problemas especiais com o aquecimento de fluidos viscosos, como óleos e polímeros. Uma densidade conservadora de watts, alta área de superfície e controle gradual-de aceleração são necessários para evitar superaquecimento, deterioração de fluidos e coqueificação. A escolha de um aquecedor apropriado para o tipo de fluido e aplicação pode prolongar a vida útil do aquecedor e do fluido. Para fluidos de alta-viscosidade, é fundamental projetar o aquecedor para a aplicação para obter melhor desempenho térmico e eficiência operacional além de água e produtos químicos leves.