La natura inerte del PTFE (Teflon) lo ha naturalmente reso adatto ad applicazioni che coinvolgono sostanze chimiche corrosive. Non solo il PTFE rimane non reattivo a quasi tutte le sostanze chimiche (eccezioni degne di nota sono il sodio e gli alcali ad alte temperature), ma mostra anche le sue proprietà fino a temperature di 250°C. Questa natura apparentemente invincibile consente a fabbricanti e progettisti di sistemi di incorporare il PTFE senza preoccuparsi di quali sostanze chimiche possono o non possono essere presenti all'interno di un sistema.
Molti bagni chimici sono progettati per contenere una serie di sostanze chimiche diverse. La necessità di riscaldare o raffreddare uniformemente queste sostanze chimiche è soddisfatta dall'uso di scambiatori di calore universali. Nel suo design più elementare, lo scambiatore di calore è costituito da due adattatori, collegati tra loro da molte lunghezze di tubi. Gli adattatori sono blocchi rotondi con più fori, ciascuno destinato a ospitare un'estremità del tubo. L'adattatore a sua volta è collegato a un dispositivo che pompa i fluidi, che poi passano attraverso il tubo e fuori dall'altro adattatore. Il fluido può essere riscaldato o raffreddato per riscaldare o raffreddare di conseguenza il bagno chimico, rispettivamente. I tubi – che possono essere lunghi molti metri – sono immersi nel bagno chimico, consentendo il trasferimento di calore tra la sostanza chimica e il fluido all'interno dei tubi. Le dimensioni, la lunghezza e le quantità di questi tubi definiranno il volume di fluidi che possono essere fatti passare attraverso lo scambiatore di calore. Inoltre, lo spessore della parete dei tubi utilizzati si aggiungerà all'efficienza del trasferimento di calore.
Gli scambiatori di calore in PTFE (Teflon) seguono questo design, con entrambi gli adattatori e i tubi realizzati in PTFE vergine puro. Tuttavia, il processo di fabbricazione può essere complicato. Innanzitutto, poiché il PTFE non si unisce facilmente nemmeno a se stesso, la fusione dei tubi con l'adattatore deve essere eseguita in uno dei due modi:
1. Incollaggio – il diametro esterno del tubo viene trattato chimicamente, così come i fori interni dell'adattatore. L'incollaggio può essere eseguito utilizzando un adesivo di grado industriale, che dovrebbe anche mostrare resistenza alle sostanze chimiche nel bagno. Il vantaggio dell'incollaggio è che è molto più facile fabbricare un tale assemblaggio. Lo svantaggio è che l'incollaggio potrebbe non resistere di fronte alle alte temperature e nel caso in cui una sostanza chimica inaspettata entri nel mix
2. Saldatura – la saldatura del PTFE è molto complicata ed è tanto un'arte quanto una scienza. La saldatura del PTFE può essere eseguita solo se vengono utilizzati gradi di PTFE appositamente modificati, che consentono di essere saldati. Gradi come NXT di Chemour e M490 di Inoflon sono esempi di gradi modificati che possono essere utilizzati per realizzare gli adattatori. Anche i tubi devono essere realizzati di conseguenza. Sono necessari gradi modificati di tubi per garantire che sia il tubo che gli adattatori siano in grado di fondersi l'uno con l'altro in condizioni di alta temperatura
Oltre alla resistenza alla temperatura e agli agenti chimici, è anche fondamentale che l'assemblaggio dello scambiatore di calore sia in grado di resistere all'accumulo di pressione dovuto al passaggio del fluido. In caso di pressioni più elevate, sia l'assemblaggio fuso/incollato che il tubo stesso dovrebbero essere in grado di sostenere la stessa pressione. Per questo motivo, lo spessore della parete del PTFE gioca un duplice ruolo. Da un lato, poiché il PTFE è un cattivo conduttore, uno spessore della parete inferiore assicura che il trasferimento di calore sia più efficiente. Tuttavia, un tubo più sottile significa più complicazioni nell'incollaggio e/o nella saldatura, oltre a una minore capacità di resistere a pressioni più elevate.
Oltre all'uso del PTFE nell'assemblaggio dello scambiatore di calore, anche il PTFE espanso (ePTFE) trova un uso significativo in questa applicazione. Come il PTFE vergine, anche l'ePTFE mostra proprietà superiori di resistenza chimica e al calore. Allo stesso tempo, le proprietà di tenuta dell'ePTFE assicurano che formi un materiale per guarnizioni efficace in qualsiasi parte dell'assemblaggio che possa richiedere il serraggio e la tenuta efficace per i fluidi.
Nel complesso, sembra inevitabile che per determinati bagni chimici, il PTFE sia l'unica opzione praticabile per un assemblaggio di scambiatori di calore. Con la corretta fabbricazione e i materiali giusti, offre una soluzione molto efficace, durevole e versatile per tutti i settori in cui sono necessari scambiatori di calore.
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