Một nhà máy hóa chất đặc biệt đã báo cáo một triệu chứng bất thường: lò sưởi ngâm PTFE trong dung dịch polyme nhớt phát ra âm thanh răng rắc hoặc bốp chói tai trong giờ làm nóng đầu tiên{0}}vào mỗi buổi sáng. Tiếng ồn dừng lại khi bồn tắm đạt đến điểm đặt. Máy sưởi không bị hư hỏng rõ ràng và dòng điện hiện tại là bình thường. Tuy nhiên, tiếng ồn là dấu hiệu cảnh báo-sôi cục bộ đang xảy ra ở bề mặt bộ sưởi trong giai đoạn tăng nhiệt-.
Tiếng ồn của hơi nước trong quá trình làm nóng-là triệu chứng của màng sôi trên bề mặt PTFE. Nhiệt độ bề mặt lò sưởi đủ cao để làm bay hơi chất lỏng tiếp xúc với nó, nhưng hơi không thể thoát ra nhanh chóng vì chất lỏng có tính nhớt. Các bong bóng hơi sẽ xẹp xuống dữ dội khi chúng tách ra, tạo ra âm thanh bốp.
Tại sao bồn tắm nhớt tạo ra tiếng ồn của hơi nước
Trong chất lỏng có độ nhớt thấp{0}}như nước, bong bóng hơi dễ dàng tách ra và nổi lên trên bề mặt. Chúng lặng lẽ sụp đổ trong khối chất lỏng nguội hơn. Quá trình diễn ra suôn sẻ và không tạo ra tiếng ồn.
Trong chất lỏng nhớt, lớp ranh giới ở bề mặt lò sưởi dày. Các bong bóng hơi hình thành trên bề mặt không thể tách ra dễ dàng vì chất lỏng nhớt cản trở sự chuyển động của chúng. Các bong bóng phát triển lớn hơn trước khi chúng vỡ ra. Cuối cùng, khi chúng tách ra, chúng sụp đổ nhanh chóng và sự sụp đổ tạo ra một sóng áp suất được nghe như âm thanh bốp hoặc tanh tách.
| Độ nhớt chất lỏng | Tách bong bóng | Kích thước bong bóng khi tách ra | Thu gọn năng lượng | Độ ồn |
|---|---|---|---|---|
| <10 mPa·s | Dễ | Bé nhỏ | Thấp | Không có |
| 10–100 mPa·s | Vừa phải | Vừa phải | Vừa phải | mờ nhạt |
| 100–1.000 mPa·s | Khó | Lớn | Cao | Có thể nghe được |
| >1.000 mPa·s | Rất khó khăn | Rất lớn | Rất cao | Ồn ào |
Độ nhớt và ảnh hưởng của nó đến việc tách bong bóng và tạo ra tiếng ồn
Tại sao nhiệt độ-tăng là giai đoạn dễ bị tổn thương nhất
Trong quá trình làm nóng-, máy sưởi hoạt động hết công suất. Nhiệt độ bề mặt cao hơn so với khi vận hành ở trạng thái ổn định-vì chất lỏng khối mát hơn và chênh lệch nhiệt độ giữa bộ sưởi và chất lỏng lớn hơn. Nhiệt độ bề mặt cao hơn làm tăng tốc độ hình thành hơi.
Chất lỏng cũng nhớt hơn trong quá trình làm nóng{0}}. Độ nhớt của hầu hết chất lỏng giảm khi nhiệt độ tăng. Dung dịch polymer có cường độ 15.000 mPa·s ở 25 độ có thể là 5.000 mPa·s ở 60 độ. Trong quá trình làm nóng, chất lỏng gần bộ sưởi sẽ mát hơn và nhớt hơn so với điểm đặt. Chất lỏng nhớt bẫy các bong bóng hơi và tiếng ồn lớn hơn.
Tại sao tiếng ồn của hơi nước lại quan trọng
Tiếng ồn của hơi nước không chỉ gây khó chịu. Nó chỉ ra rằng sự sôi cục bộ đang xảy ra ở bề mặt lò sưởi. Sự sôi tạo ra một lớp màng hơi cách nhiệt cho bề mặt. Nhiệt độ bề mặt tăng đột biến và PTFE xuống cấp nhanh hơn so với điều kiện hoạt động bình thường.
Sự sụp đổ lặp đi lặp lại của bong bóng hơi cũng tạo ra ứng suất cơ học lên PTFE. Sóng áp suất từ sự sụp đổ tác động lên bề mặt polymer. Theo thời gian, sự căng thẳng có thể gây ra hiện tượng nứt nẻ và phồng rộp do mỏi.
Ngăn chặn tiếng ồn của hơi nước trong bồn tắm nhớt
Cách phòng ngừa hiệu quả nhất là giảm nhiệt độ bề mặt lò sưởi xuống dưới điểm sôi của chất lỏng. Điều này đòi hỏi phải giảm mật độ watt và cải thiện dòng chảy ở bề mặt lò sưởi.
Mật độ watt thấp hơn-0,5–0,8 W/cm²-làm giảm nhiệt độ bề mặt xuống 15–25 độ so với 1,0–1,2 W/cm². Nhiệt độ thấp hơn giữ cho bề mặt ở dưới điểm sôi trong hầu hết các chất lỏng nhớt.
Dòng chảy được cải thiện ở bề mặt bộ gia nhiệt-từ thiết bị dẫn điện, bơm tuần hoàn hoặc máy khuấy cơ học-làm giảm độ dày lớp ranh giới và giảm nhiệt độ bề mặt. Vận tốc cục bộ 0,3–0,5 m/s là đủ để ngăn chặn tiếng ồn của hơi nước trong hầu hết các chất lỏng nhớt.
| Biện pháp phòng ngừa | Ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt | Thực hiện |
|---|---|---|
| Mật độ watt thấp hơn, 0,5–0,8 W/cm2 | Thấp hơn 15–25 độ | Thiết kế lò sưởi |
| Giáo viên tại lò sưởi | Thấp hơn 20–30 độ | Máy bơm nhỏ hoặc khí nén |
| Vòng tuần hoàn | Thấp hơn 25–35 độ | Máy bơm và đường ống |
| khuấy trộn cơ học | Thấp hơn 15–25 độ | Máy khuấy hoặc máy khuấy |
Các biện pháp ngăn chặn tiếng ồn của hơi nước trong bồn tắm nhớt
Khi tiếng ồn của hơi nước cho thấy có vấn đề về thiết kế
Lò sưởi phát ra tiếng ồn của hơi nước mặc dù mật độ watt thấp và dòng chảy được cải thiện cho thấy thiết kế lò sưởi không phù hợp với chất lỏng nhớt. Cấu hình lò sưởi ngâm PTFE tùy chỉnh có mật độ watt rất thấp, diện tích bề mặt lớn và vị trí-tối ưu hóa dòng chảy sẽ giải quyết nguyên nhân gốc rễ của hiện tượng sôi cục bộ. Quá trình đặc tả yêu cầu độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ vận hành, điểm sôi, vị trí bộ gia nhiệt, điều kiện dòng chảy và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có chất lỏng xử lý nhớt, phương pháp tiếp cận-dành riêng cho ứng dụng này giúp giảm tiếng ồn của hơi nước và kéo dài tuổi thọ sử dụng của lò sưởi.
