Sebuah toko finishing logam menarik pemanas imersi PTFE dari tangki pembersih alkali setelah enam bulan digunakan. Permukaan sarungnya menunjukkan pita PTFE yang berubah warna dan melepuh di sepanjang bagian atas bagian yang dipanaskan. Bagian bawah dalam kondisi baik. Tangki memiliki lapisan busa yang persisten di permukaannya, dan gelembung busa telah terakumulasi di bagian atas pemanas, menciptakan selimut kaya uap-yang membuat permukaan kontak dengan cairan tidak ada.
Selimut busa adalah suatu kondisi dimana lapisan busa stabil menutupi sebagian atau seluruh permukaan pemanas. Busa merupakan campuran gas dan cairan, dengan fraksi gas yang tinggi. Fraksi gas memiliki konduktivitas termal yang jauh lebih rendah dibandingkan cairan, sehingga busa bertindak sebagai selimut isolasi. Permukaan pemanas di bawah busa menjadi lebih panas daripada permukaan yang bersentuhan dengan cairan.
Mengapa Busa Terbentuk dan Stabil dalam Pemandian Surfaktan
Busa terbentuk ketika gelembung gas dihasilkan dalam cairan yang mengandung zat{0}}aktif permukaan. Dalam bak pembersih, surfaktan merupakan bahan tambahan yang disengaja untuk membantu menghilangkan minyak dan kotoran. Surfaktan juga menstabilkan busa, membuatnya bertahan lama dan tidak cepat pecah.
Busa naik ke permukaan dan menumpuk. Dalam tangki dengan pengadukan, busa terus menerus dihasilkan. Lapisan busa bisa menjadi tebal-50 hingga 100 mm-dan dapat bertahan selama berjam-jam.
Busanya juga menempel di permukaan. Permukaan pemanas, terutama jika panas, menyediakan tempat nukleasi untuk melekatnya gelembung. Gelembung-gelembung tersebut menumpuk dan menyatu menjadi lapisan busa pada permukaan pemanas.
| Konsentrasi Surfaktan | Tingkat Agitasi | Tinggi Busa | Kegigihan Busa | Risiko Selimut Pemanas |
|---|---|---|---|---|
| <0.5% | Rendah | <10 mm | Pendek | Rendah |
| 0.5–1.0% | Sedang | 10–30mm | Sedang | Sedang |
| 1.0–2.0% | Tinggi | 30–60mm | Panjang | Tinggi |
| >2.0% | Tinggi | >60mm | Sangat lama | Sangat tinggi |
Pembentukan busa dan risiko selimut pemanas dalam rendaman surfaktan
Mengapa Selimut Busa Menyebabkan Panas Berlebih
Lapisan busa pada permukaan pemanas memiliki konduktivitas termal 5–20 kali lebih rendah dibandingkan cairan. Panas yang dihasilkan oleh pemanas tidak dapat keluar melalui busa seefisien melalui cairan. Suhu permukaan pemanas meningkat.
Untuk pemanas yang beroperasi pada 1,2 W/cm², lapisan busa 20 mm dapat menambah suhu permukaan sebesar 15–25 derajat. Temperatur yang lebih tinggi mempercepat degradasi PTFE, pengendapan kerak, dan permeasi. Area yang tertutup busa-menjadi bagian pertama dari pemanas yang rusak.
Busa juga mengurangi area pemanas yang basah. Jika busa menutupi 30% bagian atas pemanas, hanya 70% permukaan pemanas yang bersentuhan dengan cairan. Luas permukaan efektif berkurang, dan kerapatan watt pada area basah meningkat. Kepadatan watt yang lebih tinggi semakin meningkatkan suhu permukaan.
Perbedaan Selimut Busa dengan Selimut Busa Kering-Keluar
Pengeringan{0}}terjadi ketika level cairan turun di bawah bagian atas pemanas, dan bagian yang terbuka bersentuhan dengan udara. Selimut busa terjadi ketika ketinggian cairan berada di atas pemanas, namun lapisan busa menggantikan cairan dan menciptakan zona-kaya uap.
Efek termalnya serupa-permukaan terlalu panas. Namun penyebabnya berbeda. Kekeringan-adalah masalah kontrol level. Selimut busa adalah masalah pengendalian busa.
Mencegah Selimut Busa
Pencegahan yang paling efektif adalah dengan mengendalikan busa. Ini berarti mengurangi konsentrasi surfaktan, menghilangkan kontaminan yang menstabilkan busa, atau menambahkan bahan antibusa.
Mengurangi konsentrasi surfaktan mengurangi laju pembentukan busa. Konsentrasi surfaktan harus dijaga pada tingkat minimum yang diperlukan untuk pembersihan yang efektif.
Menghilangkan kontaminan minyak dan tanah akan mengurangi stabilitas busa. Kontaminan bertindak sebagai penstabil busa. Skimming atau penyaringan secara teratur akan menghilangkannya dari bak mandi.
Menambahkan bahan antifoam akan memecah busa. Antibusa berbahan dasar silikon-sangat efektif namun dapat mencemari bak mandi. Antibusa non-silikon tersedia untuk aplikasi yang mengkhawatirkan kontaminasi silikon.
| Tindakan Pencegahan | Efek pada Busa | Pelaksanaan | Dampak pada Proses |
|---|---|---|---|
| Kurangi surfaktan | Produksi busa yang lebih rendah | Kontrol kimia mandi | Dapat mengurangi pembersihan |
| Hapus kontaminan | Stabilitas busa lebih rendah | Skimming atau filtrasi | Tidak ada |
| Agen anti busa | Memecah busa | Penambahan bahan kimia | Potensi kontaminasi |
| Pemecah busa mekanis | Menghilangkan busa | Instalasi peralatan | Tidak ada |
Tindakan pencegahan untuk selimut busa pada rendaman surfaktan
Ketika Selimut Busa Menunjukkan Masalah Desain
Pemanas yang mengalami selimut busa meskipun ada kontrol busa menunjukkan bahwa posisi pemanas atau desain tangki mendorong akumulasi busa di permukaan. Konfigurasi pemanas imersi PTFE khusus dengan posisi melepaskan busa, kepadatan watt lebih rendah, dan tata letak-aliran yang dioptimalkan mengatasi penyebab utama selimut busa. Proses spesifikasi memerlukan bahan kimia rendaman, konsentrasi surfaktan, metode agitasi, dan watt yang diperlukan. Untuk fasilitas dengan bak berbusa, pendekatan-khusus aplikasi ini mengurangi panas berlebih-yang berhubungan dengan busa dan memperpanjang masa pakai pemanas.
