PFA (Perfluoroalkoxy) شیتھ ہیٹر کے لیے 2 بار پریشر پر 70% سلفیورک ایسڈ سلوشن میں 160 ڈگری برقرار رکھنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، مزاحمتی وائر انٹرفیس پر پولیمر کے تھرمل انحطاط کو روکنے کے لیے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت دیوار کی موٹائی کیا ہے؟

PFA (perfluoroalkoxy) میان ہیٹر کو 160 ڈگری اور 2 بار پریشر پر 70% سلفیورک ایسڈ کے لیے ڈیزائن کیا جانا ہے تاکہ مزاحمتی تار کے انٹرفیس پر درجہ حرارت 260 ڈگری پولیمر کے مسلسل سروس درجہ حرارت سے نیچے رہے۔ پی ایف اے دیوار کے پار درجہ حرارت میں کمی مساوات ΔT=(q × t) / k کے ذریعہ دی گئی ہے، جہاں q حرارت کا بہاؤ (W/m²) ہے، t دیوار کی موٹائی (m) ہے، اور k PFA (0.25 W/m·K) کی تھرمل چالکتا ہے۔ 8 W/cm2 (80000 W/m2) کی عام طاقت کی کثافت اور 160 ڈگری کے بلک ایسڈ درجہ حرارت کے لیے تار کے درجہ حرارت کو یقینی بنانے کے لیے دیوار کی سب سے زیادہ قابل اجازت موٹائی<260°C is 0.31 mm. If the walls are made thicker, the wire interface would be above 260°C, at which point the polymer will soften and degrade

پی ایف اے میانوں کا تھرمل سڑن میکانزم

مزاحمتی تار سے پیدا ہونے والی حرارت کو پی ایف اے کی دیوار سے تیزاب تک لے جانا چاہیے۔ T_wire=T_acid + ΔT تار کے انٹرفیس کا درجہ حرارت ہے PFA 260 ڈگری پر نرم ہونا شروع ہوتا ہے اور 300 ڈگری سے اوپر گرنا شروع ہوتا ہے۔ طویل مدتی وشوسنییتا کے لیے وائر انٹرفیس کا درجہ حرارت 260 ڈگری سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ ہیٹ فلوکس q پاور ڈینسٹی (W/cm2) میں دیا جاتا ہے اور یہ ہیٹر کی پاور ریٹنگ اور سطح کے رقبے کا ایک فنکشن ہے۔

تار کا درجہ حرارت بمقابلہ دیوار کی موٹائی مقداری

160 ڈگری پر، 70% H₂SO₄ کے لیے 8 W/cm² (80,000 W/m²) کی طاقت کی کثافت:

دیوار کی موٹائی (ملی میٹر) ΔT پی ایف اے کے پار (ڈگری) تار کا درجہ حرارت (ڈگری) پی ایف اے کی حالت 0.15 48 208 محفوظ 0.20 64 224 محفوظ 0.25 80 240 محفوظ 0.31 100 260 زیادہ سے زیادہ قابل اجازت 0.35 112 272 انحطاط شروع ہوتا ہے 0.40 128 288 نرم ہونا 0.50 160 320شدید بگاڑ
مختلف پاور ڈینسٹیز پر زیادہ سے زیادہ قابل اجازت دیوار کی موٹائی

مندرجہ ذیل جدول PFA شیتھ ہیٹر کے لیے 70% H2SO4 میں 160 ڈگری پر پاور کثافت کے فنکشن کے طور پر زیادہ سے زیادہ اجازت شدہ دیوار کی موٹائی کو ظاہر کرتا ہے۔

پاور ڈینسٹی (W/cm2) ΔT فی ملی میٹر موٹائی (ڈگری/ملی میٹر) T_wire کے لیے زیادہ سے زیادہ دیوار کی موٹائی<260°C (mm) 5 20 0.5
6 24 0.42 7 28 0.36 8 32 0.31 9 36 0.28 10 40 0.25 12 48 0.21
انجینئرنگ کے تحفظات 1۔

دیوار کی موٹائی کو 2 بار کے اندرونی دباؤ (اگر ہیٹر ایک ٹیوب ہے) اور بوجھ کو سنبھالنے اور مطلوبہ میکانکی طاقت دینے کے قابل بھی ہونا چاہیے۔ 1 بار سے زیادہ دباؤ کے لیے، تھرمل حساب سے قطع نظر، کم از کم 0.3 ملی میٹر کی دیوار کی سفارش کی جاتی ہے۔ اس ایپلیکیشن (2 بار) کے لیے 0.3 - 0.35 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی تھرمل اور مکینیکل ضروریات کے درمیان ایک سمجھوتہ ہے۔ اگر دیواریں زیادہ موٹی ہیں، تو بجلی کی کثافت کو کم کرنے یا گرمی پھیلانے والا شامل کرنے کی ضرورت ہے۔

دوسرے طریقے

اگر مکینیکل سالمیت کے لیے دیوار کی ضروری موٹائی تھرمل حد سے زیادہ ہے، تو ڈیزائن کو اس طرح تبدیل کیا جا سکتا ہے:

بجلی کی کثافت کو کم کرنا (لمبا یا بڑا قطر کا ہیٹر)

زیادہ تھرمل طور پر کنڈکٹیو مواد کا استعمال (PEEK میں k=0.32 W/m·K ہے، تھوڑا بہتر)

پی ایف اے میان میں دھاتی ہیٹ اسپریڈر داخل کرنا

زیادہ درجہ حرارت والے پولیمر کا استعمال (260 ڈگری سے زیادہ اس کیمیائی ماحول کے لیے کوئی بھی دستیاب نہیں ہے)

ایک اچھی طرح سے باخبر تفصیلات

تار کے رابطے کو 260 ڈگری سے نیچے رکھنے کے لیے، PFA میان ہیٹر کی زیادہ سے زیادہ دیوار کی موٹائی 160 ڈگری پر 70% سلفیورک ایسڈ میں 8 W/cm2 کی پاور ڈینسٹی اور 2 بار پریشر 0.31 ملی میٹر ہے۔ مکینیکل انحصار کی ضمانت دینے کے لیے، یا تو مضبوط کرنے والی تہہ استعمال کی جانی چاہیے یا پھر طاقت کی کثافت کو 6 W/cm² تک کم کر دینا چاہیے، جس سے دیوار کی موٹائی 0.42 ملی میٹر ہو سکتی ہے۔ انجینئر مزاحمتی تار کے ساتھ انٹرفیس پر پی ایف اے کے گرمی کے انحطاط سے بچنے کے لیے دیوار کی موٹائی اور طاقت کی کثافت کو کنٹرول کرتا ہے۔