Ajraladigan metall yadroli va polimer qoplamali qayta ishlanadigan PTFE isitgichlarining kelajagi nima?

Ishlatilgan PTFE immersion isitgich - bu ftor-polimer niqobi ostida bog'langan aralash materiallar-metall yadrosi. Ma'lumki, uni qayta ishlash qiyin. Endi ilg'or ishlab chiqaruvchilar keyingi avlodni nayza kabi chiroyli tarzda ajratish uchun muhandislik qilmoqdalar, shuning uchun metall va plastmassa ko'milgan emas, balki qayta ishlanishi mumkin. Butun dunyo bo'ylab atrof-muhitga oid cheklovlar kuchayishi va firmalar aylanma iqtisodiyot g'oyalarini o'zlashtirgani sababli ishlatilgan PTFE isitgichlarini ko'mish va yoqish bosqichma-bosqich to'xtatiladi. Modulli yadro konstruksiyalari bilan qayta ishlanadigan PTFE isitgich dizayni sanoat isitish uskunalari kontseptsiyasida tashlab yuboriladigan yig'ilishlardan qayta tiklanadigan resurs tizimlariga sezilarli o'tishni anglatadi.

Bugungi muammo: aralash{0}}moddiy muammo
PTFE (politetrafloroetilen) katta kimyoviy qarshilik va termal barqarorlik uchun juda qadrlanadi. Ammo aynan shu fazilatlar uni qayta ishlashni deyarli imkonsiz qiladi. An'anaviy PTFE isitgichi metall qarshilik isitish elementini sinterlash usuli yordamida PTFE niqobi ostida doimiy ravishda o'rash orqali amalga oshiriladi. Metall yadro va floropolimer ham bir-biri bilan chambarchas bog'lanib, ajralishga qarshi turadigan kompozit tuzilmani hosil qiladi.

Hayotning oxiri terapiyasiga-hozirgi yondashuvlar- katta kamchiliklarga ega. Chiqindilarni ko‘mib tashlash natijasida atrof-muhitda bardoshli floropolimer saqlanib qoladi va tuproq va suv manbalarini ifloslantiruvchi mikroplastmassalarga parchalanishi mumkin-5. PTFE va boshqa ftorpolimerlar 850 daraja va undan yuqori haroratda yondirilganda butunlay parchalanishi mumkin, lekin bu juda ko'p energiya sarflaydi va atrof-muhitda o'nlab yillar davomida qolishi mumkin bo'lgan per{6}} va poliftoralkil moddalar (PFAS) - doimiy "abadiy kimyoviy moddalar" ajralib chiqish xavfini tug'diradi3-.

Mexanik qayta ishlashda butun isitish moslamasi aralash material zarrachalariga maydalanadi, bu esa past -qiymatli chiqishga olib keladi. Metall ifloslanishi PTFE fraktsiyasining sifatini pasaytiradi va PTFE ifloslanishi metall yadroning tiklanish qiymatini pasaytiradi. Ftorpolimerlar uchun atigi 3,4% global qayta ishlash darajasi bu muammoning kattaligini ta'kidlaydi – 5 Aylanma iqtisodiyotning muhim printsipi bo'lgan demontaj uchun loyihalash, shuningdek, birinchi navbatda mos kelmaydigan materiallar birlashtirilmasligiga va murakkab ajratish jarayonlarini talab qilmasligiga ishonch hosil qilishga yordam beradi.

Kimyoviy qayta ishlashda yangi yutuq
Nyukasl universiteti va Birmingem universiteti tomonidan olib borilgan yangi tadqiqot-PTFEni parchalashning toza, past energiyali texnikasi yuqori haroratda yoqish yoki zaharli erituvchilar-siz xona haroratida mexanik kuch va natriy metalldan foydalangan holda koʻrsatildi. Texnika PTFE qoldiqlarini natriy metall bilan shar tegirmonda maydalab, kuchli uglerod{4}}ftor aloqalarini buzadi va tish pastasida-va uglerod-4da ishlatiladigan barqaror, yaxshi tuz bo'lgan natriy ftoridni-hosil qiladi. Bu kimyoviy qayta ishlash uchun katta qadamdir, biroq ajraladigan asosiy yechim muammoni yuqori oqimda hal qiladi, shunda aralash materiallar axlatlari ham hosil bo'lmaydi.

Ajraladigan asosiy dizayn kontseptsiyasi
Ajraladigan yadro kontseptsiyasi isitgichni ishlab chiqarish jarayonida metall yadroni PTFE qobig'iga doimiy ravishda o'rnatishdan ko'ra, birga ishlaydigan ikki bo'lakli, ajratib olinadigan yig'ilish sifatida ko'zda tutadi.

Mexanik dizayn
Ushbu g'oya süngü{0} tipidagi isitish elementlari va patronli isitgichlar tamoyillariga asoslangan. PTFE qobig'i ichi bo'sh trubka yoki konturli shakl sifatida ishlab chiqariladi - aniq ichki o'lchamlarga ega qattiq floropolimer qobiq. Alohida kartrij birligi sifatida ishlab chiqarilgan metall isitish elementi issiqlik o'tkazuvchan muhitda qarshilik simidan iborat va metall qobiq bilan o'ralgan. Ultrium ichi bo'sh PTFE g'ilofiga siljiydi, terminal uchida elektr aloqa qiladi va gardishda olinadigan muhr yoki tishli qopqoq bilan ushlab turiladi.

Biroq, ushbu dizayn kontseptsiyasi bilan bir qator qiyinchiliklar mavjud. Etarli issiqlik uzatish samaradorligi metall elementning PTFE qobig'ining ichki devoriga juda mahkam o'rnatilishini talab qiladi. Havo bo'shliqlarini olib tashlash uchun interfeysga issiqlik o'tkazuvchi pastadan yupqa qoplama ham qo'yilishi mumkin (termal pastaning asosiy vazifasi issiqlik uzatish va tarqalishini maksimal darajada oshirish uchun interfeys mintaqasi bo'ylab havo bo'shliqlarini yo'q qilishdir). Xamir isitish moslamasining ish haroratida (odatda 80-100 daraja) barqaror bo'lishi kerak, ifloslantiruvchi moddalarni vannaga singdirmaydi yoki yuvmaydi.

Boshqa muhandislik muammosi terminal muhridir. Plomba ish paytida interfeys bo'shlig'iga har qanday korroziv vanna bug'larining kirib kelishiga yo'l qo'ymaslik uchun etarlicha chidamli bo'lishi kerak, ammo xizmat muddati-so'ngida butunlay demontaj qilinishi mumkin. Mumkin bo'lgan alternativalar - PTFE qistirmalari bo'lgan siqish armaturalari, O-halqali qistirmalari bo'lgan tishli qopqoqlar yoki tutqichli muhr elementlari bilan-tez bo'ladigan qisqichlar.

Hayotning oxirida demontaj
Isitgichning ishlash muddati tugagach, jarayon teskari bo'ladi. Olib olinadigan muhr ochiladi, metall yadro PTFE qobig'idan chiqariladi va ikkita material alohida qayta ishlashga tayyor. Odatda nikel{2}}xromga chidamli sim, mis o'tkazgichlar va po'lat yoki Incoloy qoplamali materiallardan tayyorlangan metall yadro an'anaviy metallni qayta ishlash jarayonlari orqali PTFE bilan ifloslanish xavfisiz qayta ishlanishi mumkin. G'ilof endi PTFE ning integratsiyalashgan metallsiz yagona moddiy komponenti bo'lib, maxsus floropolimerlarni qayta ishlash jarayonlariga, shu jumladan o'rganilayotgan rivojlanayotgan mexanokimyoviy texnologiyalarga yo'naltirilishi mumkin.

Haydovchilar: iqtisodiy va ekologik
Materiallar qiymatini qaytarish
Echib olinadigan dizayn bugungi kunda yo'qolgan juda ko'p moddiy qiymatlarni chiqaradi. Metall yadro qimmatbaho qotishmalar bilan to'ldirilgan: nikel{1}}xrom (NiCr) qarshilik simi va elektr ulanishlari uchun mis, kartrij qobig'i uchun esa ko'pincha zanglamaydigan po'lat yoki Incoloy. Toza, bir oqimli material sifatida qayta tiklangan bu metallar aralash-materialni maydalashdan ancha yuqori parchalanish qiymatiga ega. O'nlab yoki yuzlab PTFE isitgichlari bo'lgan yirik sanoat mijozlari uchun jami tiklangan qiymat almashtirish xarajatlarining bir qismini qoplashga yordam beradi.

Bundan tashqari, PTFE ning o'zi ifloslanmagan holda qayta tiklanganda qo'shimcha qiymatga ega. PTFE ning toza ajratilgan chiqindilari moylash materiallari, siyohlar va muhandislik plastmassalarida qo'shimchalar sifatida ishlatiladigan PTFE mikrochanglarini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Shu bilan bir qatorda, uni yangi PTFE-3 ga qayta polimerizatsiya qilish uchun tetrafloroetilen (TFE) kabi monomerlarga depolimerizatsiya qilish mumkin.

Korporativ va tartibga soluvchi barqarorlik bosimi
Bir qator mamlakatlarda kengaytirilgan ishlab chiqaruvchi mas'uliyati (EPR) rejimlari ishlab chiqaruvchilarni o'z mahsulotlarining{0}}hayotining oxiri-boshqarilishi uchun javobgarlikka tortmoqda-33. Qayta tiklanuvchanlik, chidamlilik va qayta ishlanuvchanlik-33 Yevropa Ittifoqining Iqtisodiyot bo'yicha davraviy harakatlar rejasining mahsulot siyosati doirasida ta'kidlangan. Ushbu standartlar maishiy elektronikadan sanoat uskunalariga tarqalib ketganligi sababli, ajratiladigan, qayta ishlanishi mumkin bo'lgan dizaynlarni taklif qiluvchi isitgichlar ishlab chiqaruvchilari moslashish uchun qulayroq bo'ladi.

Yakuniy sanoat foydalanuvchilari, xususan, avtomobilsozlik, elektronika va yarimoʻtkazgich kompaniyalari{0}} chiqindini yoʻnaltirish va aylana boʻyicha talabchan maqsadlarni qoʻymoqda. Uskunalarni demontaj qilish-foydalanish-sotib olishda zaruratga aylanib bormoqda. Bu maqsadlar to'g'ridan-to'g'ri ajratiladigan{5}}yadroli PTFE isitgich tomonidan qo'llab-quvvatlanadi, mijozlar aralash chiqindilarni utilizatsiya qilish o'rniga toza materiallarni qayta tiklash haqida xabar berishadi.

Xarajat/foyda mulohazalari
Echib olinadigan dizayn ishlab chiqarish narxini oshiradi. Qattiq isitgich profillarini ekstruziya qilish bir xil ichki o'lchamlarni saqlab turishi kerak bo'lgan ichi bo'sh PTFE qoplamalariga qaraganda osonroq va arzonroqdir olinadigan muhrlar va tishli ulanishlar uchun qo'shimcha ishlov berish va sifat nazorati talab qilinadi. yig'ish paytida issiqlik o'tkazuvchan pasta qo'llanilishi sarflanadigan materialning narxini oshiradi. Ishlab chiqarish xarajatlari ishlab chiqarish jarayonida yuqori aniqlik toleranslari bilan ortadi.

Biroq, ko'plab omillar ushbu qo'shimcha xarajatlarga qarshi turadi:

Bu shuni anglatishi mumkinki, aralash materiallardan tayyorlangan mahsulotlar uchun kengaytirilgan ishlab chiqaruvchi javobgarlik to'lovlari qayta ishlanishi mumkin bo'lgan dizaynlarga qaraganda ko'proq bo'lishi mumkin.

Ajraladigan yadrodan olingan metallning qiymati oxirgi-foydalanuvchiga hisoblanishi yoki ishlab chiqaruvchiga qaytarilishi mumkin.

Xavfli aralash axlatga qaraganda bir-translyatsiya uchun to‘lov pastroq.

Kengaytirilgan barqarorlik ma'lumotlari yuqori narxni va atrof-muhitga sezgir bozorlarda mijozlarning afzalliklarini talab qiladi.

Haqiqatda, agar utilizatsiya qilish xarajatlari va qayta tiklangan material uchun kreditlar olinsa, yirik foydalanuvchilar uchun umumiy egalik qiymati kamroq bo'lishi mumkin.

Hozirgi holat va kelajakka yo'l
Prototip bosqichi
Ajraladigan{0}}yadroli PTFE isitgichlar hali ham prototip va moslashtirilgan{1}}muhandislik rejimida. Laboratoriya va tajriba miqyosidagi ilovalar uchun-kontseptsiya dizaynlarining isboti-bir nechta maxsus isitgich ishlab chiqaruvchilari tomonidan tasdiqlangan, biroq texnologiya oddiy sanoat tanklarini isitish uchun hali keng tijoratda mavjud emas.

Asosiy texnik muammo interfeys yoki o'tkazuvchan pasta degradatsiyasiz minglab harorat davrlarida termal aloqa samaradorligini saqlab qolishdir. PTFE yuqori termal kengayish koeffitsientiga ega (taxminan 120 dan 200 × 10-6 / daraja) bo'lganligi sababli, qobiq haroratning o'zgarishi bilan sezilarli darajada kengayadi va siqiladi. Metall yadro aniq sur'atda kengayadi (po'lat ~ 11-13x10-6 / daraja C). Ushbu differensial harakat davomida, chayqalishsiz, bo'shliqlarni rivojlantirmasdan yoki pasta migratsiyasisiz yaxshi termal interfeysni saqlash faol muhandislik muammosidir.

Yangi qayta ishlash texnologiyalari bilan integratsiya
Ajraladigan yadro dizayni kimyoviy qayta ishlash texnologiyalariga raqobatchi emas, balki ularni to'ldiradi. Demontaj uchun{1}}dizayn{2}}mexanik ajratish, keyinchalik eng mos qayta ishlash yo'li orqali qayta ishlanishi mumkin bo'lgan toza yagona{3}}material xom ashyoni berish imkonini beradi. Metall yadro an'anaviy metall eritish zavodlariga boradi. PTFE niqobini mexanik kimyoviy qayta ishlashga yoki atrof-muhit haroratidagi natriyni-toʻp-frezalash usuli kabi yangi paydo boʻlayotgan past{6}}energetika jarayonlariga yoʻnaltirilishi mumkin, bu esa dumaloq iqtisod rejasini taqdim etadi.

Masalaning pastki qatori
Qayta ishlanadigan PTFE isitgich dizayni polimer qobig'idan metall yadroning qayta ishlanishi tufayli sanoat isitish uchun aylanma iqtisodga qaratilgan haqiqiy qadamdir. Ushbu dizaynlar-hayotning-so‘ngida toza qismlarga ajratishni osonlashtiradi, utilizatsiya muammosini-ajralishi qiyin va qimmat bo‘lgan materiallar aralashmasini-metallar eritish zavodlariga qaytariladigan va floropolimer qoplamalari maxsus qayta ishlash oqimlariga yuboriladigan resurs imkoniyatiga aylantiradi. Xizmatda issiqlik samaradorligi va muhrning yaxlitligini saqlashning muhandislik muammolari juda katta, ammo engib bo'lmaydi. Aniq qayta ishlanadigan isitish uskunalari uchun bozor talabi faqat tartibga soluvchi bosim va korporativ ekologik va'dalar bilan kengayadi. Atrof-muhitni muhofaza qilish texnik innovatsiyalarning katta qismiga aylanib bormoqda va ajratiladigan{8}}yadroli PTFE isitgichi sanoat uskunalarini nafaqat ishlash uchun, balki ikkinchi foydalanish uchun mo'ljallanganligiga misol bo'la oladi.